Analysis of Transient Inlet Velocity Impacts on Hydrodynamic Performance, Blade Loading, and Wake Dynamics on a Horizontal Axis Tidal Turbine using Detached Eddy Simulation
Notice bibliographique
Résumé
This study investigates the effects of transient inlet velocity on the hydrodynamic performance, blade loading, and wake dynamics of a three-bladed horizontal axis tidal turbine (HATT). The turbine geometry corresponds to that used in experimental studies at IFREMER, enabling a robust comparison with empirical data. Advanced computational fluid dynamics (CFD) simulations use the Improved Delayed Detached Eddy Simulation (IDDES) turbulence model within ANSYS FLUENT to capture the complex unsteady flow phenomena inherent to tidal energy systems. The turbulence closure model utilized, Detached Eddy Simulation (DES), combines the strengths of the k-ω Shear Stress Transport (SST) model and Large Eddy Simulation (LES). The k-ω SST model is effective at resolving flow in near-wall regions, capturing small-scale turbulent structures, while LES is employed to accurately model large, anisotropic turbulent eddies in the outer flow domain. This hybrid approach ensures a comprehensive representation of the multiscale turbulence dynamics encountered by tidal turbines. A time-dependent velocity profile is imposed at the inlet boundary, representing the time-varying characteristics of turbulent tidal flows. This transient velocity captures realistic velocity fluctuations, offering an accurate simulation of the transient hydrodynamic environment. A sliding mesh technique is used to simulate the rotational motion of the turbine blades, allowing precise analysis of blade-flow interactions and the associated unsteady hydrodynamic loading. The study provides detailed analyses of transient forces on turbine blades, including pressure and viscous contributions, through force monitoring and surface integration techniques. Sectional load distributions are investigated to identify periodic variations in blade loading, revealing insights into the impact of unsteady flow on the hydrodynamic performance of tidal turbines. Furthermore, wake dynamics are investigated to characterize velocity deficits and turbulence intensity downstream, which are critical for understanding turbine spacing and array design. The simulation results are compared with those obtained from Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) simulations using the k-ω SST model and experimental data from IFREMER. The comparisons highlight the superiority of DES in resolving unsteady flow features and provide validation for the numerical model. In conclusion, this study offers a comprehensive understanding of the transient hydrodynamic effects on tidal turbine performance, advancing the optimization of blade design and operational strategies. The findings have significant implications for improving the reliability and efficiency of tidal energy systems in real-world operating conditions.
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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) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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 ».