ExaWind: Open‐source CFD for hybrid‐RANS/LES geometry‐resolved wind turbine simulations in atmospheric flows
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Predictive high‐fidelity modeling of wind turbines with computational fluid dynamics, wherein turbine geometry is resolved in an atmospheric boundary layer, is important to understanding complex flow accounting for design strategies and operational phenomena such as blade erosion, pitch‐control, stall/vortex‐induced vibrations, and aftermarket add‐ons. The biggest challenge with high‐fidelity modeling is the realization of numerical algorithms that can capture the relevant physics in detail through effective use of high‐performance computing. For modern supercomputers, that means relying on GPUs for acceleration. In this paper, we present ExaWind, a GPU‐enabled open‐source incompressible‐flow hybrid‐computational fluid dynamics framework, comprising the near‐body unstructured grid solver Nalu‐Wind, and the off‐body block‐structured‐grid solver AMR‐Wind, which are coupled using the Topology Independent Overset Grid Assembler. Turbine simulations employ either a pure Reynolds‐averaged Navier–Stokes turbulence model or hybrid turbulence modeling wherein Reynolds‐averaged Navier–Stokes is used for near‐body flow and large eddy simulation is used for off‐body flow. Being two‐way coupled through overset grids, the two solvers enable simulation of flows across a huge range of length scales, for example, 10 orders of magnitude going from O(μm) boundary layers along the blades to O(10 km) across a wind farm. In this paper, we describe the numerical algorithms for geometry‐resolved turbine simulations in atmospheric boundary layers using ExaWind. We present verification studies using canonical flow problems. Validation studies are presented using megawatt‐scale turbines established in literature. Additionally presented are demonstration simulations of a small wind farm under atmospheric inflow with different stability states.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,015 | 0,003 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».