QBlade

QBlade - это кроссплатформенное программное обеспечение с открытым исходным кодом для моделирования лопастей ветряных турбин и аэродинамического моделирования. ^[1] Он поставляется с удобным графическим интерфейсом пользователя (GUI) на основе Qt .

Обзор [ править ]

QBlade - это программное обеспечение для расчета ветряных турбин с открытым исходным кодом , распространяемое под Стандартной общественной лицензией GNU . Программное обеспечение легко интегрируется в XFOIL , инструмент для проектирования и анализа профилей . Цель этого программного обеспечения - проектирование и аэродинамическое моделирование лопастей ветряных турбин . Интеграция в XFOIL позволяет пользователю быстро проектировать индивидуальные профили и вычислять их рабочие характеристики, экстраполируя данные о характеристиках в диапазоне от угла атаки до 360 °., и напрямую интегрировать их в моделирование ротора ветряной турбины. Интеграция QBlade в сложный графический пользовательский интерфейс XFLR делает это программное обеспечение доступным для большого потенциального сообщества пользователей.

QBlade особенно подходит для обучения, поскольку он дает практическое представление о конструкции ротора HAWT и показывает все фундаментальные взаимосвязи между поворотом лопастей, хордой лопастей, характеристиками профиля профиля , управлением турбиной, кривыми мощности и нагрузки в простой и интуитивно понятной форме. путь. QBlade также включает постобработку проведенных имитаций ротора и дает глубокое понимание всех соответствующих переменных лопастей и ротора.

История развития [ править ]

Развитие QBlade началось в 2009 году как небольшая часть кандидатской работы Г. Pechlivanoglou в Hermann Föttinger института TU Berlin . Первоначальная разработка была выполнена Д. Мартеном, в то время студентом факультета физической инженерии. Профессор CO Paschereit, глава Института Германа Фёттингера, был решительным сторонником идеи выпустить QBlade под GPL.Таким образом, программное обеспечение было быстро размещено на официальном сайте института. Первая онлайн-версия была принята с положительными отзывами, что привело к продолжению разработки. Дж. Вайнцирль, студент в то время, инициировал разработку интегрированного генератора турбулентного ветрового поля, а Дж. Вендлер под руководством Д. Мартена разработал модуль VAWT, а также модуль экстраполяции 360 ° Viterna. М. Ленни выполнил разработку структурного балочного модуля Эйлера-Бернулли (QFEM). Н. Моэсус продолжил развитие и интегрировал код Г. Вайнциерля и М. Ленни в код QBlade. Кроме того, он инициировал интеграцию полностью разработанного (GUI)для аэроупругого кода FAST внутри QBlade. Завершением интеграции всех вышеупомянутых модулей в QBlade занимаются J.Wendler, N. Moesus и D. Marten, а обновленная версия (v0.8) программного обеспечения была выпущена 9 мая 2014 года.

Обновленная стабильная версия была выпущена в августе 2015 года. Она включала новый аэродинамический модуль, который заменил BEM QBlade новым усовершенствованным модулем теории подъемных линий (LLT) . Кроме того, была реализована модель Free Wake Vortex для точного представления ближнего и дальнего следа от турбины. Всю разработку этой версии предпринял Д. Мартен.

Текущие разработки сосредоточены на расширении как динамических, так и аэродинамических возможностей программного обеспечения, а также его интерфейса экспорта / импорта. Д. Мартен - человек, который в основном отвечает за разработку и сопровождение будущих версий, в то время как Г. Печливаноглу, Дж. Саверин, Н. Моэсус и Дж. Вендлер в настоящее время активны в проекте.

Функциональность [ править ]

Функциональность QBlade включает в себя следующие особенности:

• Экстраполяция сгенерированных или импортированных XFOIL полярных данных на угол атаки 360 ° .
• Конструкция и оптимизация лопастей , включая 3D-визуализацию, с использованием созданного или импортированного профиля XFOIL .
• Определение ветряной турбины (лопасть ротора, управление турбиной, тип генератора, потери ...).
• Вычисление производительности ротора над соотношением скоростей Tip ( отношение скорости наконечника ) диапазон.
• Многопараметрическое моделирование ротора.
• Генератор турбулентного притекающего поля по модели Вирса. ^[2]
• Интеграция аэроупругого кода AeroDyn / FAST Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL). ^{[3] [4]}
• Расчет производительности турбины в диапазоне скоростей ветра .
• Расчет годовой выработки энергии на основе распределения скорости ветра Вейбулла .
• Ручной выбор алгоритмов коррекции теории элементов Blade .
• Доступ ко всем параметрам моделирования для гибкого использования.
• Постобработка и визуализация данных (динамические графики).
• Функциональность экспорта для всех данных моделирования.
• Функциональность экспорта геометрии лезвия.
• Хранение проектов, роторов, турбин и моделирования в базе данных во время выполнения.
• Аэродинамический модуль Lifting Line Theory (LLT)
• Модель свободного следа вихря
• Многопоточность
• Расширенные функции импорта и экспорта проектов и лезвий
• Интеграция образцов тестовых проектов, включая популярную конструкцию лопастей NREL 5 МВт

Новое в 0.95 [ править ]

-Добавлена ​​модель нестационарной аэродинамики с динамической моделью сваливания типа Беддо-Лейшмана.

-Все файлы проекта были обновлены, чтобы включить разложенные поляры для модели UA.

-Добавлено определение нескольких полярных лезвий (число Рейнольдса) в модуле дизайна лезвий.

-Добавлен полярный препроцессор для моделирования динамического сваливания.

-Добавлен модуль PNoise для оценки собственного шума профиля.

-Добавлено моделирование турбин на плавающей платформе через файлы * .sim.

-Двоичные файлы поля ветра (* .bts) теперь можно импортировать через меню «Поле ветра».

-Добавлено моделирование запуска турбины, включая адаптивное изменение времени.

-Добавлена ​​функция экспорта ParaView для полей скорости

-Добавлена ​​схема интегрирования по центру вихря и скорости более высокого порядка для повышения стабильности

-Добавлено меню графиков для выбора количества и расположения графиков

-Добавлен дизайн лопастей VAWT: добавлена ​​«ось шага» для секций лопастей в качестве конструктивного параметра.

-Добавлен дизайн лезвия HAWT: добавлен параметр Z-Offset в расширенный дизайн лезвий с предварительным изгибом

-Добавлена ​​3D-коррекция для эффекта Химмельскэмпа в симуляции LLFVW HAWT.

-Добавлено положение привязанного вихря и точки оценки для AoA в параметры моделирования LLFVW.

-Добавлены оценки индуцированных вихрей скоростей в диалог моделирования LLFVW.

-Добавлена ​​функция экспорта геометрии .stl и .txt для лезвий VAWT.

-Добавлен диалог для изменения расположения графиков

-Несколько улучшений общей стабильности, графического интерфейса и многочисленные исправления ошибок

v0.96.3 включает исправление проблемы, приводящей к сбою во время полярной экстраполяции!

Лицензия [ править ]

QBlade распространяется под лицензией GPL . Он поддерживается и постоянно разработан Германом Föttinger института TU Berlin (Кафедра гидрогазодинамики).

Проверка [ править ]

QBlade был успешно проверен против WT_Perf клинка элемента теории Momentum кода СЗЛК . Кроме того, он показал хорошее согласие с экспериментальными данными, измеренными в аэродинамической трубе NASA Ames Research Center во время кампании 10-метровых испытаний ветряных турбин Национальной лаборатории возобновляемой энергии ^[5]

См. Также [ править ]

• Программное обеспечение для ветроэнергетики
• Теория лезвийных элементов
• Теория импульса
• XFOIL
• Vortexje

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Marten, D .; Печливаноглоу Г .; Nayeri CN; Paschereit CO (ноябрь 2010 г.). «ИНТЕГРАЦИЯ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ДИЗАЙНА ЛЕЗВИЯ WT В XFOIL / XFLR5». DEWEK Proceedings .
• Хансен, Мартин О. (2007). Аэродинамика ветряных турбин . Earthscan. п. 208. ISBN 978-1-84407-438-9.
• «Технические условия на турбину для модельного строительства» (PDF) . NREL . Проверено 28 мая 2011 года .

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме QBlade .

• Сайт QBlade на сайте Берлинского технического университета
• Сайт QBlade
• QBlade на SourceForge.net