Difference between FAST and OPENFAST results

Dear @Lin.Ding,

That all sounds reasonable to me.

Best regards,

Dear @Jason.Jonkman

Thank you very much for your reply.

I have noticed that my simulation may generate some warnings during high wind speeds. Taking the wind speed of 25m/s, wind shear of 0.26, turbulence of 20%, and yaw angle of 30 ° as an example, this is the most complex working condition. I believe that the problem of this working condition can be solved, and other problems can also be solved. I set rotspeed=12.1 blpitch=23 °, and at the end, I attached a link to the input file.

The warning shown in Figure 1 appears during runtime, and I have the following three issues.

  1. Will shutting down UA make the simulation results unreliable? Is this a warning that can be ignored due to high wind speeds. Can I still compare this working condition with other working conditions without shutting down UA.

  2. Node 19 of blade 3, Mach number greater than 0.3. Based on your discussion on this issue on the forum, I attempted to output the Mach number of this point to see if it has been consistently greater than 0.3, but it seems that there is no output channel, as shown in Figure 2.

  3. How can I avoid the third warning.


Best regards,

Dear @Lin.Ding,

Here are my responses:

  • Regarding your UA question, see my post dated April 25, 2023 above.
  • Regarding the Mach number output, I see you selected output B3N9M to your AeroDyn OutList; however, you have set NBlOuts = 0, so, no nodal outputs are available. To select AeroDyn analysis node 9, which is the second output node in BlOutNd, you should set NBlOuts >= 2 and use output B3N2M.
  • There are some conditions in which there is no valid BEM solution. If the situation is expected (rather than say an unexpected numerically instability), I’m not sure there is anything you can do. OpenFAST will continue regardless.

Best regards,

Dear @Jason.Jonkman

For Warning 1, it may be unavoidable to turn off UA due to the complexity of simulation conditions, but I noticed that you mentioned in the forum that UA may also reopen after being turned off.

For Warning 2, for warnings with Mach numbers greater than 0.3, I output the Mach number time history curve, which indicates that Mach numbers only exceed 0.3 for a very small portion of the time. Does this indicate that this warning can be ignored.

Can warning 3 be ignored directly. I have output the rotor speed, blade tip deflection, and tower top deflection. Can you help me check if the simulation results are reliable and if I can perform fatigue analysis on them.
Thanks so much for your help



Best regards,

Dear @Lin.Ding,

Regarding warning 2, I would say that there may be some simulation inaccuracy due to high mach number for the small portions of time where the mach number exceeds 0.3.

I don’t see anything out of the ordinary in the simulation results you shared regarding warning 3.

Best regards,

Dear @Jason.Jonkman

I am learning to use the Mlife program, but I have encountered some problems while using it. I did not change the content in the settings file, but the calculation results are clearly incorrect.

For example, in the statistics file, the average value of “WindVxi” is 11.4. After I calculated it separately, the average value should be 11.38; Also, there are some data that I did not input that I have obtained here, “Wave1Vxi”, which should be zero because I am analyzing based on test18. Finally, “RootFxc1” and “RootFyc1”, which I am most concerned about, seem to have not been correctly read in.It seems that except for “Time”, all other data has not been read

These statistics were generated by MLife (v1.01.00a-gjh, 30-Oct-2015) on 15-Jul-2023 at 15:54:02 by MATLAB (R2022b) Update 2.


The analysis was based upon 96001 rows.

Description from the FAST input file: FAST Certification Test #18: NREL 5.0 MW Baseline Wind Turbine (Onshore)


    Channel       Minimum      Mean       Maximum     StdDev    Skewness    Kurtosis    Range    
      Time       5.00e+01    3.50e+02    6.50e+02    1.73e+02   -1.31e-08   1.80e+00   6.00e+02  
    WindVxi      8.11e+00    1.14e+01    1.52e+01    1.16e+00   3.57e-01    3.14e+00   7.05e+00  
    WindVyi      -2.94e+00   -9.81e-02   2.67e+00    8.58e-01   -1.23e-01   2.61e+00   5.61e+00  
    WindVzi      -2.12e+00   -1.77e-02   1.96e+00    5.51e-01   -4.08e-02   2.96e+00   4.08e+00  
    WaveElev     1.36e+02    2.49e+02    3.27e+02    3.11e+01   -4.13e-01   2.96e+00   1.91e+02  
    Wave1Vxi     -2.34e+02   -3.73e+01   1.56e+02    1.26e+02   -4.44e-03   1.51e+00   3.90e+02  
    Wave1Vyi     2.82e+02    5.71e+02    8.36e+02    1.26e+02   -9.43e-03   1.73e+00   5.54e+02  
    Wave1Vzi     -3.04e+03   1.20e+03    5.57e+03    2.62e+03   9.86e-03    1.52e+00   8.62e+03  
    Wave1Axi     4.17e+03    8.80e+03    1.18e+04    1.24e+03   -4.82e-01   3.08e+00   7.65e+03  
    Wave1Ayi     -8.06e+01   -2.07e+00   8.43e+01    4.22e+01   6.71e-02    1.71e+00   1.65e+02  
    Wave1Azi     -1.45e-02   1.10e+00    8.20e+00    2.01e+00   1.72e+00    4.77e+00   8.22e+00  
     GenPwr      7.65e-04    1.80e+02    3.60e+02    1.04e+02   4.77e-03    1.80e+00   3.60e+02  
     GenTq       2.72e+03    4.65e+03    5.76e+03    6.43e+02   -9.05e-01   3.17e+00   3.03e+03  
    HSSBrTq      1.04e+01    1.18e+01    1.28e+01    3.51e-01   -1.27e+00   6.25e+00   2.36e+00  
   BldPitch1     4.61e+02    7.20e+02    8.85e+02    7.58e+01   -8.36e-01   3.20e+00   4.23e+02  
   BldPitch2     2.47e+03    3.74e+03    4.56e+03    4.39e+02   -7.89e-01   2.86e+00   2.08e+03  
   BldPitch3     1.01e+03    1.15e+03    1.24e+03    3.40e+01   -1.27e+00   6.24e+00   2.30e+02  
    Azimuth      1.84e+00    4.82e+00    6.40e+00    7.92e-01   -6.33e-01   3.35e+00   4.56e+00  
    RotSpeed     -1.34e+00   -5.68e-01   1.47e-01    3.78e-01   -6.09e-02   1.67e+00   1.49e+00  
    GenSpeed     -5.75e-01   -3.33e-01   -4.53e-02   1.02e-01   1.56e-01    2.57e+00   5.30e-01  
     NacYaw      2.62e+03    4.39e+03    5.07e+03    6.01e+02   -9.22e-01   3.13e+00   2.45e+03  
   NacYawErr     2.62e+01    3.86e+01    4.51e+01    4.47e+00   -8.04e-01   2.81e+00   1.89e+01  
    OoPDefl1         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    IPDefl1          NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   TwstDefl1         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    OoPDefl2         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    IPDefl2          NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   TwstDefl2         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    OoPDefl3         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    IPDefl3          NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   TwstDefl3         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   TwrClrnc1         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   TwrClrnc2         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   TwrClrnc3         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   NcIMUTAxs         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   NcIMUTAys         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   NcIMUTAzs         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    TTDspFA          NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    TTDspSS          NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   TTDspTwst         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   PtfmSurge         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    PtfmSway         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   PtfmHeave         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    PtfmRoll         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   PtfmPitch         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    PtfmYaw          NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    PtfmTAxt         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    PtfmTAyt         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    PtfmTAzt         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootFxc1         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootFyc1         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootFzc1         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootMxc1         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootMyc1         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootMzc1         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootFxc2         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootFyc2         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootFzc2         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootMxc2         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootMyc2         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootMzc2         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootFxc3         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootFyc3         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootFzc3         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootMxc3         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootMyc3         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RootMzc3         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   Spn1MLxb1         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   Spn1MLyb1         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   Spn1MLzb1         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   Spn1MLxb2         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   Spn1MLyb2         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   Spn1MLzb2         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   Spn1MLxb3         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   Spn1MLyb3         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   Spn1MLzb3         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   RotThrust         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   LSSGagFya         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   LSSGagFza         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    RotTorq          NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   LSSGagMya         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   LSSGagMza         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    YawBrFxp         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    YawBrFyp         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    YawBrFzp         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    YawBrMxp         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    YawBrMyp         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    YawBrMzp         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    TwrBsFxt         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    TwrBsFyt         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    TwrBsFzt         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    TwrBsMxt         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    TwrBsMyt         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    TwrBsMzt         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   TwHt1MLxt         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   TwHt1MLyt         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   TwHt1MLzt         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair1Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair1Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch1Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch1Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair2Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair2Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch2Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch2Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair3Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair3Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch3Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch3Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair4Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair4Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch4Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch4Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair5Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair5Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch5Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch5Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair6Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair6Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch6Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch6Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair7Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair7Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch7Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch7Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair8Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Fair8Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch8Ten         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
    Anch8Ang         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
   TipSpdRat         NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
     RotCp           NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
     RotCt           NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
     RotCq           NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  RootFxyc1_1        NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  RootFxyc1_2        NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  RootFxyc1_3        NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  RootFxyc1_4        NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  RootFxyc1_5        NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  RootFxyc1_6        NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  RootFxyc1_7        NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  RootFxyc1_8        NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  RootFxyc1_9        NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  RootFxyc1_10       NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  RootFxyc1_11       NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  RootFxyc1_12       NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  TwHt1MLxyt_1       NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  TwHt1MLxyt_2       NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  TwHt1MLxyt_3       NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  TwHt1MLxyt_4       NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  TwHt1MLxyt_5       NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   
  TwHt1MLxyt_6       NaN         NaN         NaN         NaN        NaN         NaN        NaN   

I have attached the complete settings file, data file, and statistics file at the end. Can you help me see where the problem lies.

Best regards,

Dear @Lin.Ding,

Just a few comments:

  • The output names and units (including Wave1Vxi) are coming from your MLife input file settings, in which case you are overwriting the names from the .out file.
  • The MLife results are being truncated because of the floating point format you’ve specified, with only three digits of precision.
  • The NaNs are showing up because you’ve identified more channels than your .out file has.

Best regards,

Dear @Jason.Jonkman

I have some doubts and would like to consult you. Based on the test18 model, I set the steady wind speed to 11.4m/s (other settings have not been changed). After OpenFAST simulation, I checked the data TipDyc and found that it fluctuates around 5m. Is this reasonable? I think the displacement is too large and not in line with reality.

test18

Best regards,

Dear @Lin.Ding,

An out-of-plane blade-tip displacement of 5.4 m is well within the expected value for the NREL 5-MW baseline wind turbine operating at a wind speed near rated.

Best regards,

Dear @Jason.Jonkman

I am trying to use Mlife for fatigue analysis, and I have set two files in Test18.mlif, which are result_3.out (constant wind speed of 3m/s) and result_13.out (constant wind speed of 13m/s), the first one can operate normally, while the second one prompts an error. Why is this.

Through statistical data, I found that the. out file was not correctly read in, for example, the average value of Wind1VelX should be 13

I have uploaded the relevant files on GitHub for your convenience in viewing.

Thank you very much for your answer!

Best regards,

Dear @Lin.Ding,

I don’t see that you shared the file result_13.out, but I do see that you shared result_15.out; is that what you mean, where you expect a wind speed of 15 m/s?

Best regards,

Dear @Jason.Jonkman

I’m sorry, I uploaded the wrong file and now I have uploaded the result_13.out to GitHub.

Best regards,

Dear @Lin.Ding,

I realized I don’t currently have the MATLAB Statistics Toolbox, and so, I can’t run this case myself to check. I’m not sure what to recommend given that NREL has no active development in MLife. I would suggest debugging yourself to identify what the issue is. Or perhaps another MLife user can respond.

Best regards,

Dear @Jason.Jonkman

I have solved the problem. The channel in the Input Data Layout section of test18.mlif must be exactly the same as the output content in the. out file. I used Mlife to read the first few columns of data in. out, but it didn’t work. I thought he could automatically retrieve a subset from the. out file. Now my Mlife program can run normally.

Now I have another question to consult you. Based on RootFxc and RootFyc, Mlife uses load rose to calculate the shear fatigue strength in various directions. But I want to recalculate the axial fatigue strength, so I also set a load rose based on RootMxc and RootMyc. However, does this ignore RootFzc? How can RootFzc be considered in Mlife to better consider the axial fatigue strength.

Best regards,

Dear @Lin.Ding,

I’m glade MLife is now working as you expect.

Good question regarding combining bending moments and axial forces to predict axial stress and strain. MLife only works directly with the loads, and so, axial force is treated separately from pure bending even though both create axial stress and strain. To do fatigue properly requires post-processing in terms of stress or strain based on the cross-sectional properties of the component. This can be done analytically for simple cross sections composed of isotropic materials, as has been discussed in the following topic on our forum: Mlife - User Defined Distribution. I know such analytical treatment of stress/strain from loads capability is being developed within pCrunch (GitHub - NREL/pCrunch), which is python based (NREL has been transitioning from MATLAB to python-based pre- and post-processors.) But for complicated cross sections such as airfoils composed of composite materials, a sectional analysis tool is needed.

Best regards,

Dear @Jason.Jonkman

Based on post-processing, I obtained the stress time history of the blade root. Can Mlife directly read the stress data to calculate the short-term equivalent damage load and fatigue life?

Best regards,

Dear @Lin.Ding,

Yes, if you provide MLife time series of stress rather than load, MLife can compute damage-equivalent stresses (even though MLife documentation refers to loads).

Best regards,

Dear @Jason.Jonkman

I want to calculate fatigue based on the axial stress of the blade root. Through the document “Definition of a 5-MW Reference Wind Turbine for Offshore System Development”, I learned that the cross-section of the blade root is a hollow ring with a diameter of 3.542m (Fig.1). I want to calculate the axial stress using RootMxc, RootMyc, and RootFzc (Fig.2), but now I don’t know the direction of the force. For example, does RootFzc represent root compression, and how are the directions of RootMxc and RootMyc specified.

fig.1 Root section of blade

fig.2 Schematic diagram of blade root stress

image

Can you give me some advice.Thank you very much for your help!

Best regards,

Dear @Lin.Ding,

I agree with your approach. Axis zc is directed along the blade-pitch axis from the root to the tip, so, positive RootFzc will tension the blade and negative RootFzc will compress the blade.

Best regards,

Dear @Jason.Jonkman

Thank you for your answer! Furthermore, how are the positive and negative values of
RootMxc and RootMyc defined.

Best regards,