基于Theodorsen模型的二元翼段颤振求解

文章基于Wagner函数和Theodorsen非定常气动力模型,建立了风力机叶片二元翼段结构模型,通过使用v-g法来求解颤振速度与颤振频率,从而确定了频率特征值的分析方法,该方法可有效对二维叶段进行频域的颤振分析。与文献算例进行对比验证,该方法与文献数据的相对偏差在2.67%,证明了其准确性和可靠性。最后对风力机二元翼段进行颤振稳定性分析,通过改变无量纲系数来深入研究空气密度、几何、结构参数对颤振边界的影响规律。结果表明,在空气密度小的高空运行时颤振临界速度增加,叶片几何、结构参数对颤振边界影响显著。

基于Theodorsen气动模型的机翼颤振计算与分析

机翼颤振是指其在均匀气流中受到气体动力、惯性力和弹性力的耦合作用而发生的一种不衰减振动,严重降低了飞行器的飞行安全。本文基于Theodorsen气动模型,通过U-g法对机翼进行了颤振计算。探究了不同机翼展弦比和空气密度对机翼颤振速度的影响。结果表明,机翼的展弦比增大后会降低机翼的颤振速度;而空气密度的大小与机翼颤振速度呈现负相关。

基于Theodorsen理论的新型动态失速预测模型及其应用

风力机叶片动态失速时的非定常气动特性及严重的迟滞现象使得风力机功率实测值严重偏离其静态预测值。鉴于此,基于Theodorsen理论、基尔霍夫势流理论,在忽略低阶附加质量引起的下洗气流加速度项及状态变量转换后,提出一种包括翼型附着流和后缘动态分离流的新型动态失速模型。利用该模型分析NREL 5 MW海上风力机叶片6种翼型的非定常动态失速特性得出:通过翼型的气流在完全附着流与完全分离流之间不断转换,受附着流脱落尾诱导的动态下洗气流影响及边界层动态分离产生的压力滞后的双重作用,动态升力系数变化曲线和静态升力现象曲线偏差较大,6种翼型动态升力系数变化曲线均呈非常明显的迟滞环现象。DU40、DU35、DU30、DU25、DU21和NACA64这6种翼型动态升力系数增幅明显,分别达17.6%、60.9%、60.7%、55.1%、63.7%和40.8%。动态失速攻角极大地超过静态失速攻角,分别增大到36.53°、21.40°、20.20°、17.68°、16.97°和21.42°。6种翼型动态失速预测结果与公开实验数据结论一致,证实所提出的动态失速气动模型计算结果准确可信,具有较强通用性。