由周期结构振荡与来袭阵风引起的风力机叶片剖面非定常载荷建模
流体动力学
2024-06-18 v5
摘要
许多传统的风力机设计与分析方法假设准定常空气动力学，但大气流动本质上是非定常的，且现代涡轮叶片易发生气动弹性变形。因此，本研究评估了简单解析模型在捕捉此类非定常条件对风力机叶片影响方面的有效性。我们将处于周期横向阵风中的俯仰与沉浮翼型视为叶片剖面非定常载荷场景的理想化模型。提出了一种由典型问题线性组合导出的势流模型，用于预测小扰动极限下二维翼型的非定常升力。随后，我们对NACA-0012翼型在一系列周期俯仰、沉浮与阵风扰动下进行了高保真二维数值模拟，并量化了非定常升力响应的幅值与相位。对于中低等强度的强迫幅值与频率，模型预测与模拟结果吻合良好；而当攻角幅值接近翼型的静态流动分离极限时，观察到偏差。针对理想流动理论失效的情形，给出了可能的解释。该理论框架与数值评估为在设计及仿真工具中引入非定常流动模型以提升真实流动条件下风力机叶片的鲁棒性与使用寿命提供了依据。
引用
@article{arxiv.2212.14517,
title = {Modeling unsteady loads on wind-turbine blade sections from periodic structural oscillations and impinging gusts},
author = {Nathaniel J. Wei and Omkar B. Shende},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.14517},
year = {2024}
}