Greenberg 垂直轴风力机叶片受力预测模型
流体动力学
2022-02-22 v3
摘要
我们提出一种方法，将 Greenberg 的势流模型推广至俯仰与纵荡耦合流动，从而可用于预测垂直轴风力机叶片上的载荷。通过将叶片运动学表述为若干简谐运动之和，该模型被扩展以计算有效攻角与来流速度呈多谐波振荡的叶片载荷。如 Greenberg 所建议，这些函数各自均为涡轮主旋转频率的整数倍，并对应独立幅值。将改进模型的结果与单叶片 H 型 Darrieus 风力机缩比模型的实验数据进行比较。Greenberg 模型预测与实验获得的相位平均径向力演化对比表明，无粘的 Greenberg 模型能较好预测上风段起始处及上风段最大载荷，但在发生流动分离的下风段失效。所提出的 Greenberg 模型在垂直轴风力机运动学上的应用，显示出诊断分离流区域以及量化动态失速与固有涡轮运动学对叶片载荷相对影响的巨大潜力。未来研究可依据可由傅里叶级数近似的运动学剖面，将该方法轻易推广至经历任意俯仰、纵荡与升沉组合的任意翼型。
引用
@article{arxiv.2111.00871,
title = {Greenberg's force prediction for vertical-axis wind turbine blades},
author = {David Bensason and Sébastien Le Fouest and Anna Young and Karen Mulleners},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.00871},
year = {2022}
}