Improving the K-ω SST Turbulence Model to Perform the Numerical Calculation for the Darrieus Vertical-Axis Wind Turbine Profiles
Notice bibliographique
Résumé
The choice of suitable airfoils in wind turbine rotors is known as an important task to appropriately increase the blare sections’ lift without significant increase in their drags. In fact, the configuration should reduce the chance of flow separation at airfoil sections while boosting the turbine efficiency. So, one important task is to accurately predict the flow field around the rotor’s sections. Experiences have shown that the complexities of such flow fields require using more accurate turbulence models such as the k-ω SST model. However, the classical k-ω SST model has not been developed specifically for treating the flow fields around the wind turbine rotors. So, the current question is whether it is possible to improve the accuracy of existing k-ω SST model in specific fluid flow applications such as the wind turbine flow field predictions. This study focuses on improving the accuracy of the k-ω SST turbulence model in the computational fluid dynamics simulation of the DU06-W-200 airfoil section, which has wide applications in wind turbine applications including the Darrieus vertical-axis wind turbine case. Definitely, the accurate aerodynamic predictions are essential to choose the most suitable section, where they result in optimum turbine performance. To improve the accuracy of predictions, this work tries to improve the accuracy of the classical k-ω SST turbulence model via an optimization procedure, where its design parameters are consisted of the constants of the k-ω SST turbulence model. The essence of the defined objective function is to quantify the differences between the numerical solutions and measured data. The measured inaccuracy, defined by the objective function, is suitably minimized using an appropriate minimization technique. Ultimately, the developed optimization algorithm arrives at new empirical constants, whose values differ from those of the classical method constants, which are commonly used in the standard k-ω SST model. The modified k-ω SST turbulence model is then applied to solve a 2D-DU airfoil section. This airfoil section is chosen because there are accurate experimental data to construct the required objective function. The investigation is performed at three Reynolds numbers and seven angles of attack. The present research shows that the improved k-ω SST turbulence model significantly improves the accuracy of numerical predictions. Compared to the measured data, the new improved model shows higher accuracies than the classical one in predicting different aerodynamic predictions such as lift, drag, and the lift-to-drag ratio.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 ».