Preliminary validation of ATOM: an aero-servo-elastic design tool for next generation wind turbines
Preliminary validation of ATOM: an aero-servo-elastic design tool for next generation wind turbines
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ATOM 的初步验证：下一代风力涡轮机的气动伺服弹性设计工具
DOI：
10.1088/1742-6596/1222/1/012012
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Scott S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Scott S
风力涡轮机的升级导致平准化能源成本 (LCoE) 降低。然而，较大的涡轮机直径带来了重大的设计挑战，并且常常具有相互冲突的要求。例如，必须准确预测气动弹性定制叶片的非线性动力学，同时为了高效的基于梯度的设计，还需要简化此类叶片的数值定义，将设计变量 (DV) 保持在最低限度。这项工作展示并验证了布里斯托大学开发的 ATOM 代码（气动弹性涡轮机优化方法）的两个功能，可以对大型风力涡轮机叶片进行准确、高效的建模。有效的参数化方法和高阶梁单元都说明了提高梯度评估速度的能力，同时通过减少 DV 或模拟时间来准确预测叶片动力学。作为初步验证，ATOM 和行业标准软件 DNV GL Bladed 的航空伺服弹性模拟与从现有 7 MW 涡轮机收集的现场测量结果进行了比较。
Upscaling wind turbines has resulted in levelised cost of energy (LCoE) reductions. However, larger turbine diameters pose significant design challenges, often with conflicting requirements. For example, non-linear dynamics of aeroelastic tailored blades must be accurately predicted whilst, for the sake of efficient gradient-based design, it is also desirable to simplify the numerical definition of such blades—keeping design variables (DVs) to a minimum. This work presents and validates two features of the ATOM code (Aeroelastic Turbine Optimisation Methods), developed at the University of Bristol, that enable accurate and efficient modelling of large-scale wind turbine blades. Both an efficient parameterisation method and high-order beam elements illustrate the capacity for increasing the speed of gradient evaluations whilst accurately predicting blade dynamics—either by reducing DVs or simulation time. As a preliminary validation, aero-servo-elastic simulations from ATOM and an industry-standard software—DNV GL Bladed—are compared against field measurements gathered from an existing 7 MW turbine.
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