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Iterative solver approach for turbine interactions: application to wind or marine current turbine farms

机译：涡轮相互作用的迭代求解器方法：应用于风或海流涡轮场

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摘要

This paper presents a numerical investigation for the computation of wind or marine current turbines in a farm. A 3D unsteady Lagrangian vortex method is used together with a panel method in order to take into account for the turbines. In order to enforce the boundary condition onto the panel elements, a linear matrix system is defined. Solving general linear matrix systems is a topic with important scientific literature. But the main concern here is the application to a dedicated matrix which is non-sparse, non-symmetric, neither diagonally dominant nor positive-definite. Several iterative approaches were tested and compared. But after some numerical tests, a Bi-CGSTAB method was finally chosen. The main advantage of the presented method is the use of a specific preconditioner well suited for the desired application. The chosen implementation proved to be very efficient with only 3 iterations of our preconditioned Bi-CGSTAB algorithm whatever the turbine geometrical configuration. Although developed for wind or marine turbines, the proposed algorithm is absolutely not restricted to these cases, and can be applied to many others. At the end of the paper, some applications (specifically, wake computations) in a farm are presented, along with a quantitative assessment of the computational time savings brought by the iterative approach.
机译：本文提出了一个计算农场中的风力或海流涡轮机的数值研究。为了考虑涡轮机，将3D非稳态Lagrangian涡旋方法与面板方法一起使用。为了将边界条件强制施加到面板元素上，定义了线性矩阵系统。解决一般线性矩阵系统是重要的科学文献之一。但是，这里的主要问题是应用于非稀疏，非对称，既不是对角占优也不是正定的专用矩阵。测试和比较了几种迭代方法。但是经过一些数值测试，最终选择了Bi-CGSTAB方法。提出的方法的主要优点是使用非常适合所需应用的特定预处理器。不管涡轮机的几何配置如何，选择的实施方法都非常有效，仅使用我们的预处理Bi-CGSTAB算法的3次迭代即可。尽管针对风力或船舶涡轮机而开发，但所提出的算法绝对不限于这些情况，并且可以应用于许多其他情况。在本文的最后，介绍了服务器场中的一些应用程序（尤其是唤醒计算），以及对迭代方法带来的计算时间节省的定量评估。

著录项

  • 来源
    《Applied Mathematical Modelling》 |2017年第1期|331-349|共19页
  • 作者

    Paul Mycek; Gregory Pinon; Corentin Lothode; Alexandra Dezotti; Clement Carlier;

  • 作者单位

    MEMS department, Duke University, 144 Hudson Hall Box 90300, Durham, NC 27708, USA;

    Laboratoire Ondes et Milieux Complexes, UMR 6294, CNRS - Universite du Havre, 53, rue de Prony, BP 540, Le Havre Cedex F-76058, France;

    Laboratoire d'Optimisation et Fiabilite en Mecanique des Structures, EA 3828, INSA de Rouen, Avenue de l'Universite, BP 08, Saint-Etienne-du-Rouvray F-76801, France ,K-Epsilon WTC-Batiment 1 - Entree E, 1300 Route des Cretes, F-06560 Valbonne, France;

    Department of Mathematical Sciences, University of Liverpool Liverpool L69 7ZL, United Kingdom;

    Laboratoire Ondes et Milieux Complexes, UMR 6294, CNRS - Universite du Havre, 53, rue de Prony, BP 540, Le Havre Cedex F-76058, France ,IFREMER, Marine Structures Laboratory, 150, quai Gambetta, BP 699, Boulogne-Sur-Mer F-62321, France;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    Iterative solver; Bi-GCSTAB; Preconditioner; Lagrangian vortex method; Wind turbine; Marine current turbine;

    机译：迭代求解器;Bi-GCSTAB;预处理器;拉格朗日涡旋法风力发电机;船用水轮机;

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