1 引言 根据现有的抗震法规,世界上人口最密集的地区都位于地震风险相对较高和极高的地区。因此,在设计新建筑或加固现有建筑时,有必要使用适当的耗能器。由于强震时结构各点会形成局部塑性铰,使建筑物发生大位移,从而增加结构的延性和耗能能力。因此,地震能量通过结构抗侧力体系的局部损坏而耗散。作为一种合理的方法,耗能器可用于防止结构的局部损坏。阻尼器是目前最广泛使用的耗能和加固各种结构的工具之一。最近,学者和工程师得出这样的结论:阻尼器是减少强地面运动对结构地震反应的良好选择。同时,由于 VD 具有极高的能量耗散能力、较大的磁滞回线和易于安装,因此得到了广泛的应用。VD 可显著提高结构等效阻尼
使用传统的电子偶极自旋共振 (EDSR) 实现自旋量子比特的高保真控制需要约 1 mTnm −1 的大磁场梯度(这也会将量子比特与电荷噪声耦合)和 1 mV 量级的大驱动幅度。翻转模式是驱动双量子点中电子 EDSR 的另一种方法,其中两个点之间的大位移提高了驱动效率。我们建议在强驱动范围内操作翻转模式,以充分利用两个点之间的磁场差异。在模拟中,降低的所需磁场梯度将电荷噪声的保真贡献抑制了两个数量级以上,同时提供高达 60 MHz 的拉比频率。然而,硅中导带的近简并引入了谷自由度,这会降低强驱动模式的性能。这就需要进行依赖于谷值的脉冲优化,并且使强驱动机制的操作变得值得怀疑。
航空母舰上飞机的拦阻动力学涉及绳索中瞬态波的传播过程和飞机的平稳减速过程。这给整个过程的模拟带来了很大的挑战,因为前者需要较小的时间步长来保证稳定性,而后者需要较大的时间步长来减少计算时间。针对这一问题,本文提出了一种采用变时间步长积分方案的拦阻装置系统全尺寸多体动力学模型。特别地,采用一种能够描述三维空间中任意大位移和转动的新型缆单元来网格化钢丝绳,并采用阻尼力来模拟液压系统的影响。然后,研究了着舰过程中钢丝绳的应力。结果表明,应力峰值主要来源于应力波在甲板滑轮间的传播、反射和叠加。偏离中心线着陆时的最大应力略小于沿中心线着陆时的最大应力。本文提出的多体进近和拦阻装置系统模型也为整个机构的设计和优化提供了一种有效的方法。
能够对系统的结构性能和可靠性进行评估。与叶片振动监测相关的主要技术挑战之一源于复杂的动力学和内在的不确定性,这使得基于模拟的方法难以实现。因此,振动特性的数值研究应基于可靠、有效的气动弹性模型,该模型应能够将结构部分和气动部分耦合。前者通常用等效梁单元建模,而 WT 的典型气动建模方法包括叶片单元动量 (BEM) 理论、执行器线模型、升力面板和涡流模型以及计算流体动力学 (CFD) 方法。执行器线 6 以及升力面板和涡流模型 7 旨在提供改进的尾流建模;然而,两者都各有弱点,前者需要求解 Navier-Stokes 方程,计算量大;后者由于方法的内在奇异性而存在发散问题。8 另一方面,CFD 分析正受到广泛关注,尽管目前已发现其对于大攻角不可靠。9 此外,由于计算需求的增加,它们的适用性仍然受到限制。10 因此,BEM 理论已成为预测 WT 叶片上气动载荷的标准工业实践,这归功于它能够使用翼型气动数据提供准确且计算效率高的结果。除了上述成熟的气动模型外,还提出了各种替代方法。 Zhang 和 Huang 10 对此进行了广泛的综述研究,重点关注了不稳定性问题、复杂流入效应、结构非线性以及 CFD 和气动水弹性分析。仅就气动部分而言,Lee 等人 11 提出了使用改进的条带理论进行气动弹性分析,同时还提出了一种基于谐波平衡法的气动弹性方案,12 大大减少了计算时间,并且证明比标准 BEM 方法更为稳健。13 通过使用三维模型进行数值研究,进一步研究了结冰对叶片气动行为的影响。一类更复杂的方法是基于 CFD 的分析,9,14 事实证明,这种方法与标准工业工具(如疲劳、空气动力学、结构和湍流 (FAST))具有合理的一致性。对于结构模型,除了标准方法(包括等效梁的构造)之外,还提出了其他方法,15包括可以适应大型叶片中遇到的大多数特征的薄壁梁模型 16,例如任意层压板铺层和剪切变形,以及考虑动态载荷引起的渐进损坏的模型,17 等等。最后,Peeters 等人 18 对叶片的壳和固体有限元 (FE) 模型之间的静态行为进行了有趣的比较研究。工业应用中的大部分标准实践都包含在许多可用的气动弹性软件中,例如水平轴风力涡轮机分析和模拟程序 (PHATAS)、19 GH-Bladed、20 ASHES、21 和 FAST。22 大多数商用模拟器都基于线性弹性模型,这些模型无法考虑大位移对响应本身和风荷载的影响。虽然这些影响对于小型叶片来说可以忽略不计,但对于大型柔性叶片来说并非如此,23 它们通常会经历显著的几何非线性。此外,随着当今风力涡轮机尺寸的增加,叶片也变得更加灵活,由几何非线性引起的耦合效应变得越来越重要。24,25 在各种内部代码 26 和气动弹性建模软件中,水平轴风力涡轮机模拟代码第二代 (HAWC2) 27 提供了为数不多的非线性商用模拟器之一,它由丹麦技术大学 (DTU) 开发,将 BEM 理论与多体公式相结合以模拟几何效应。解决风力涡轮机叶片大位移问题的另一种方法是几何精确梁理论 (GEBT),28,29 它本质上提供了变形梁几何的精确表示,这对于大型风力涡轮机来说越来越重要。然而,与典型的基于位移的 GEBT 公式解决方案相关的缺点之一是计算成本增加。通过实施混合形式公式 30 可以解决这个问题,该公式已广泛应用于飞机机翼应用。31 该公式最近才实施和验证 32,随后进一步与 BEM 理论融合,开发了 WT 叶片的非线性气动弹性模型。一类缓解计算成本增加的替代方法是使用降阶模型 33,34,这可能很好地基于非线性法向模式 (NNM) 的使用。35 一些最近的研究集中在叶片响应的耦合行为上,36-38 后者处理三维叶片模型的几何效应,使用子结构方法考虑这些效应,并通过模态导数增强。该方法被证明具有显著的计算效率,从而能够与结构监测数据耦合以供实时应用。 39 最后,如任意层压板铺层和剪切变形,以及考虑动态载荷引起的渐进损伤的模型,17 等等。最后,Peeters 等人 18 对叶片的壳和固体有限元 (FE) 模型的静态行为进行了有趣的比较研究。工业应用中的大部分标准实践都包含在许多可用的气动弹性软件中,例如水平轴风力涡轮机分析和模拟程序 (PHATAS)、19 GH-Bladed、20 ASHES、21 和 FAST。22 大多数商用模拟器都基于线性弹性模型,这些模型不能考虑大位移对响应本身或风荷载的影响。虽然这些影响对于小型叶片可以忽略不计,但对于大型和柔性叶片而言并非如此,23 它们通常会出现显着的几何非线性。此外,随着当今风力涡轮机尺寸的增大,叶片也变得更加灵活,几何非线性引起的耦合效应也变得越来越重要。24,25 在用于气动弹性建模的各种内部代码 26 和软件中,水平轴风力涡轮机模拟代码第二代 (HAWC2) 27 提供了为数不多的非线性商用模拟器之一,它由丹麦技术大学 (DTU) 开发,将 BEM 理论与多体公式相结合以模拟几何效应。解决风力涡轮机叶片大位移问题的另一种方法是几何精确梁理论 (GEBT),28,29 它本质上提供了变形梁几何的精确表示,这对于较大的风力涡轮机来说越来越重要。然而,与典型的基于位移的 GEBT 公式的解决方案相关的缺点之一是计算成本增加。通过实施混合形式公式 30 可以解决这个问题,该公式已广泛用于飞机机翼应用。 31 该公式最近才得以实施和验证 32,随后进一步与 BEM 理论融合,开发出了一种用于 WT 叶片的非线性气动弹性模型。一类替代方法是使用降阶模型,33,34 这可能很好地基于非线性正态模态 (NNM) 的使用。35 一些最近的研究集中于叶片响应的耦合行为,36-38 后者处理三维叶片模型的几何效应,使用子结构方法考虑这些效应,并通过模态导数进行增强。该方法被证明具有显著的计算效率,从而能够与结构监测数据耦合以供实时应用。39 最后,如任意层压板铺层和剪切变形,以及考虑动态载荷引起的渐进损伤的模型,17 等等。最后,Peeters 等人 18 对叶片的壳和固体有限元 (FE) 模型的静态行为进行了有趣的比较研究。工业应用中的大部分标准实践都包含在许多可用的气动弹性软件中,例如水平轴风力涡轮机分析和模拟程序 (PHATAS)、19 GH-Bladed、20 ASHES、21 和 FAST。22 大多数商用模拟器都基于线性弹性模型,这些模型不能考虑大位移对响应本身或风荷载的影响。虽然这些影响对于小型叶片可以忽略不计,但对于大型和柔性叶片而言并非如此,23 它们通常会出现显着的几何非线性。此外,随着当今风力涡轮机尺寸的增大,叶片也变得更加灵活,几何非线性引起的耦合效应也变得越来越重要。24,25 在用于气动弹性建模的各种内部代码 26 和软件中,水平轴风力涡轮机模拟代码第二代 (HAWC2) 27 提供了为数不多的非线性商用模拟器之一,它由丹麦技术大学 (DTU) 开发,将 BEM 理论与多体公式相结合以模拟几何效应。解决风力涡轮机叶片大位移问题的另一种方法是几何精确梁理论 (GEBT),28,29 它本质上提供了变形梁几何的精确表示,这对于较大的风力涡轮机来说越来越重要。然而,与典型的基于位移的 GEBT 公式的解决方案相关的缺点之一是计算成本增加。通过实施混合形式公式 30 可以解决这个问题,该公式已广泛用于飞机机翼应用。 31 该公式最近才得以实施和验证 32,随后进一步与 BEM 理论融合,开发出了一种用于 WT 叶片的非线性气动弹性模型。一类替代方法是使用降阶模型,33,34 这可能很好地基于非线性正态模态 (NNM) 的使用。35 一些最近的研究集中于叶片响应的耦合行为,36-38 后者处理三维叶片模型的几何效应,使用子结构方法考虑这些效应,并通过模态导数进行增强。该方法被证明具有显著的计算效率,从而能够与结构监测数据耦合以供实时应用。39 最后,17 等等。最后,Peeters 等人 18 对叶片的壳和固体有限元 (FE) 模型的静态行为进行了有趣的比较研究。工业应用中的大部分标准实践都包含在许多可用的气动弹性软件中,例如水平轴风力涡轮机分析和模拟程序 (PHATAS)、19 GH-Bladed、20 ASHES、21 和 FAST。22 大多数商用模拟器都基于线性弹性模型,这些模型无法考虑大位移对响应本身或风荷载的影响。虽然这些影响对于小型叶片可以忽略不计,但对于大型和柔性叶片而言并非如此,23 它们通常会出现显著的几何非线性。此外,随着当今风力涡轮机尺寸的增加,叶片也变得更加灵活,由于几何非线性引起的耦合效应变得越来越重要。 24,25 在用于气动弹性建模的各种内部代码 26 和软件中,水平轴风力涡轮机模拟代码第二代(HAWC2)27 提供了为数不多的非线性商用模拟器之一,它由丹麦技术大学 (DTU) 开发,将 BEM 理论与多体公式相结合以模拟几何效应。解决风力涡轮机叶片大位移问题的另一种方法是几何精确梁理论 (GEBT) 28,29,这对于较大的风力涡轮机来说越来越重要,它本质上提供了变形梁几何的精确表示。然而,与典型的基于位移的 GEBT 公式的解决方案相关的缺点之一是计算成本增加。通过实施混合形式公式 30 可以解决这个问题,该公式已广泛应用于飞机机翼应用。 31 该公式最近才得以实施和验证 32,随后进一步与 BEM 理论融合,开发出了一种用于 WT 叶片的非线性气动弹性模型。一类替代方法是使用降阶模型,33,34 这可能很好地基于非线性正态模态 (NNM) 的使用。35 一些最近的研究集中于叶片响应的耦合行为,36-38 后者处理三维叶片模型的几何效应,使用子结构方法考虑这些效应,并通过模态导数进行增强。该方法被证明具有显著的计算效率,从而能够与结构监测数据耦合以供实时应用。39 最后,17 等等。最后,Peeters 等人 18 对叶片的壳和固体有限元 (FE) 模型的静态行为进行了有趣的比较研究。工业应用中的大部分标准实践都包含在许多可用的气动弹性软件中,例如水平轴风力涡轮机分析和模拟程序 (PHATAS)、19 GH-Bladed、20 ASHES、21 和 FAST。22 大多数商用模拟器都基于线性弹性模型,这些模型无法考虑大位移对响应本身或风荷载的影响。虽然这些影响对于小型叶片可以忽略不计,但对于大型和柔性叶片而言并非如此,23 它们通常会出现显著的几何非线性。此外,随着当今风力涡轮机尺寸的增加,叶片也变得更加灵活,由于几何非线性引起的耦合效应变得越来越重要。 24,25 在用于气动弹性建模的各种内部代码 26 和软件中,水平轴风力涡轮机模拟代码第二代(HAWC2)27 提供了为数不多的非线性商用模拟器之一,它由丹麦技术大学 (DTU) 开发,将 BEM 理论与多体公式相结合以模拟几何效应。解决风力涡轮机叶片大位移问题的另一种方法是几何精确梁理论 (GEBT) 28,29,这对于较大的风力涡轮机来说越来越重要,它本质上提供了变形梁几何的精确表示。然而,与典型的基于位移的 GEBT 公式的解决方案相关的缺点之一是计算成本增加。通过实施混合形式公式 30 可以解决这个问题,该公式已广泛应用于飞机机翼应用。 31 该公式最近才得以实施和验证 32,随后进一步与 BEM 理论融合,开发出了一种用于 WT 叶片的非线性气动弹性模型。一类替代方法是使用降阶模型,33,34 这可能很好地基于非线性正态模态 (NNM) 的使用。35 一些最近的研究集中于叶片响应的耦合行为,36-38 后者处理三维叶片模型的几何效应,使用子结构方法考虑这些效应,并通过模态导数进行增强。该方法被证明具有显著的计算效率,从而能够与结构监测数据耦合以供实时应用。39 最后,工业应用中的大部分标准实践都包含在许多可用的气动弹性软件中,例如水平轴风力涡轮机分析和模拟程序 (PHATAS)、19 GH-Bladed、20 ASHES、21 和 FAST。22 大多数商用模拟器都基于线性弹性模型,这些模型无法考虑大位移对响应本身和风荷载的影响。虽然这些影响对于小型叶片可以忽略不计,但对于大型和柔性叶片而言并非如此,23 它们通常会经历显著的几何非线性。此外,随着当今风力涡轮机尺寸的增加,叶片也变得更加灵活,由几何非线性引起的耦合效应变得越来越重要。 24,25 在用于气动弹性建模的各种内部代码 26 和软件中,水平轴风力涡轮机模拟代码第二代(HAWC2)27 提供了为数不多的非线性商用模拟器之一,它由丹麦技术大学 (DTU) 开发,将 BEM 理论与多体公式相结合以模拟几何效应。解决风力涡轮机叶片大位移问题的另一种方法是几何精确梁理论 (GEBT) 28,29,这对于较大的风力涡轮机来说越来越重要,它本质上提供了变形梁几何的精确表示。然而,与典型的基于位移的 GEBT 公式的解决方案相关的缺点之一是计算成本增加。通过实施混合形式公式 30 可以解决这个问题,该公式已广泛应用于飞机机翼应用。 31 该公式最近才得以实施和验证 32,随后进一步与 BEM 理论融合,开发出了一种用于 WT 叶片的非线性气动弹性模型。一类替代方法是使用降阶模型,33,34 这可能很好地基于非线性正态模态 (NNM) 的使用。35 一些最近的研究集中于叶片响应的耦合行为,36-38 后者处理三维叶片模型的几何效应,使用子结构方法考虑这些效应,并通过模态导数进行增强。该方法被证明具有显著的计算效率,从而能够与结构监测数据耦合以供实时应用。39 最后,工业应用中的大部分标准实践都包含在许多可用的气动弹性软件中,例如水平轴风力涡轮机分析和模拟程序 (PHATAS)、19 GH-Bladed、20 ASHES、21 和 FAST。22 大多数商用模拟器都基于线性弹性模型,这些模型无法考虑大位移对响应本身和风荷载的影响。虽然这些影响对于小型叶片可以忽略不计,但对于大型和柔性叶片而言并非如此,23 它们通常会经历显著的几何非线性。此外,随着当今风力涡轮机尺寸的增加,叶片也变得更加灵活,由几何非线性引起的耦合效应变得越来越重要。 24,25 在用于气动弹性建模的各种内部代码 26 和软件中,水平轴风力涡轮机模拟代码第二代(HAWC2)27 提供了为数不多的非线性商用模拟器之一,它由丹麦技术大学 (DTU) 开发,将 BEM 理论与多体公式相结合以模拟几何效应。解决风力涡轮机叶片大位移问题的另一种方法是几何精确梁理论 (GEBT) 28,29,这对于较大的风力涡轮机来说越来越重要,它本质上提供了变形梁几何的精确表示。然而,与典型的基于位移的 GEBT 公式的解决方案相关的缺点之一是计算成本增加。通过实施混合形式公式 30 可以解决这个问题,该公式已广泛应用于飞机机翼应用。 31 该公式最近才得以实施和验证 32,随后进一步与 BEM 理论融合,开发出了一种用于 WT 叶片的非线性气动弹性模型。一类替代方法是使用降阶模型,33,34 这可能很好地基于非线性正态模态 (NNM) 的使用。35 一些最近的研究集中于叶片响应的耦合行为,36-38 后者处理三维叶片模型的几何效应,使用子结构方法考虑这些效应,并通过模态导数进行增强。该方法被证明具有显著的计算效率,从而能够与结构监测数据耦合以供实时应用。39 最后,大型柔性叶片则不然,23 这类叶片通常存在显著的几何非线性。此外,随着当今风力涡轮机尺寸的增加,叶片也变得更加灵活,由几何非线性引起的耦合效应变得越来越重要。24,25 在各种内部代码 26 和气动弹性建模软件中,水平轴风力涡轮机模拟代码第二代 (HAWC2) 27 提供了为数不多的非线性商用模拟器之一,它由丹麦技术大学 (DTU) 开发,将 BEM 理论与多体公式相结合以模拟几何效应。解决风力涡轮机叶片大位移问题的另一种方法是几何精确梁理论 (GEBT),28,29 它本质上提供了变形梁几何的精确表示,这对于大型风力涡轮机来说越来越重要。然而,解决典型的基于位移的 GEBT 公式的缺点之一是计算成本增加。对此问题的一种补救措施是实施混合形式公式,30 已广泛应用于飞机机翼应用。31 该公式最近才实施并得到验证 32,随后进一步与 BEM 理论融合,开发出一种用于 WT 叶片的非线性气动弹性模型。一类替代方法是使用降阶模型,33,34 这可能很好地基于非线性正态模态 (NNM) 的使用。35 一些最近的研究集中于叶片响应的耦合行为,36-38 后者处理三维叶片模型的几何效应,使用子结构方法考虑这些效应,并通过模态导数增强。该方法被证明可以实现显著的计算效率,从而能够与结构监测数据耦合以供实时应用。39 最后,大型柔性叶片则不然,23 这类叶片通常存在显著的几何非线性。此外,随着当今风力涡轮机尺寸的增加,叶片也变得更加灵活,由几何非线性引起的耦合效应变得越来越重要。24,25 在各种内部代码 26 和气动弹性建模软件中,水平轴风力涡轮机模拟代码第二代 (HAWC2) 27 提供了为数不多的非线性商用模拟器之一,它由丹麦技术大学 (DTU) 开发,将 BEM 理论与多体公式相结合以模拟几何效应。解决风力涡轮机叶片大位移问题的另一种方法是几何精确梁理论 (GEBT),28,29 它本质上提供了变形梁几何的精确表示,这对于大型风力涡轮机来说越来越重要。然而,解决典型的基于位移的 GEBT 公式的缺点之一是计算成本增加。对此问题的一种补救措施是实施混合形式公式,30 已广泛应用于飞机机翼应用。31 该公式最近才实施并得到验证 32,随后进一步与 BEM 理论融合,开发出一种用于 WT 叶片的非线性气动弹性模型。一类替代方法是使用降阶模型,33,34 这可能很好地基于非线性正态模态 (NNM) 的使用。35 一些最近的研究集中于叶片响应的耦合行为,36-38 后者处理三维叶片模型的几何效应,使用子结构方法考虑这些效应,并通过模态导数增强。该方法被证明可以实现显著的计算效率,从而能够与结构监测数据耦合以供实时应用。39 最后,然而,与典型的基于位移的 GEBT 公式解决方案相关的缺点之一是计算成本增加。通过实施混合形式公式 30 可以解决这个问题,该公式已广泛应用于飞机机翼应用。31 该公式最近才实施和验证 32,随后进一步与 BEM 理论融合,开发了 WT 叶片的非线性气动弹性模型。一类缓解计算成本增加的替代方法是使用降阶模型 33,34,这可能很好地基于非线性法向模式 (NNM) 的使用。35 一些最近的研究集中在叶片响应的耦合行为上,36-38 后者处理三维叶片模型的几何效应,使用子结构方法考虑这些效应,并通过模态导数增强。该方法被证明具有显著的计算效率,从而能够与结构监测数据耦合以供实时应用。 39 最后,然而,与典型的基于位移的 GEBT 公式解决方案相关的缺点之一是计算成本增加。通过实施混合形式公式 30 可以解决这个问题,该公式已广泛应用于飞机机翼应用。31 该公式最近才实施和验证 32,随后进一步与 BEM 理论融合,开发了 WT 叶片的非线性气动弹性模型。一类缓解计算成本增加的替代方法是使用降阶模型 33,34,这可能很好地基于非线性法向模式 (NNM) 的使用。35 一些最近的研究集中在叶片响应的耦合行为上,36-38 后者处理三维叶片模型的几何效应,使用子结构方法考虑这些效应,并通过模态导数增强。该方法被证明具有显著的计算效率,从而能够与结构监测数据耦合以供实时应用。 39 最后,
由于机载数字多相机系统的发展,倾斜影像的使用几乎成为许多民用和测绘应用的标准(图1)。大多数国家测绘和制图机构 (NMCA) 仍然依赖基于垂直摄影的传统工作流程,但生产层面也在慢慢发生变化。倾斜摄影无可争议的优点在于其解释和理解的简单性,以及它们可以揭示建筑物立面和足迹的事实。因此,非专业用户更容易解释数据,因为它与从地面看到的内容更具关联性。这样便可将倾斜影像用于各种不同的应用:道路土地更新 (Mishra 等人,2008 年)、建筑物登记和初步地块边界确定 (Lemmens 等人,2008 年)、城市分类和 3D 城市建模 (Gerke 和 Xiao,2013 年;Nex 等人,2013 年)、未登记建筑物识别 (Fritsch 和 Rothermel,2013 年)、群体性事件监测 (Grenzdoerfer 等人,2008 年)、损害评估 (Gerke 和 Kerle,2011 年;Murtiyoso 等人,2014 年) 等。为了能够大规模使用倾斜影像块,必须调整现有的处理工作流程,而商业工具目前正在加紧提供可靠的处理链。图像尺度变化(图像倾斜、传感器尺寸、焦距和飞行高度的函数)、离底视图中的大位移以及图像块中的辐射测量变化是处理大块空中倾斜图像时实际困难的一些原因。到目前为止,以自动方式执行包括所有相机参数的组合光束调整是一项相当困难的任务(如果不是未解决的) (Wiedemann 和 More,2012;Rupnik 等人,2013)。在本文中,在回顾了最常见的商用倾斜多相机系统之后,回顾了整个摄影测量流程,并在本文的结论中提出了一些未解决的研究问题。
能够对系统的结构性能和可靠性进行评估。与叶片振动监测相关的主要技术挑战之一源于复杂的动力学和内在的不确定性,这使得基于模拟的方法难以实现。因此,振动特性的数值研究应基于可靠且有效的气动弹性模型,该模型应能够将结构和气动部分耦合在一起。前者通常用等效梁单元建模,而 WT 的典型气动建模方法包括叶片单元动量 (BEM) 理论、执行器线模型、升力板和涡流模型以及计算流体动力学 (CFD) 方法。执行器线 6 以及升力板和涡流模型 7 旨在提供改进的尾流建模;然而,它们都各有弱点,前者由于需要求解 Navier-Stokes 方程而计算量大,而后者由于方法的内在奇异性而存在发散问题。8 另一方面,CFD 分析受到了广泛关注,尽管目前显示它对于大攻角不可靠。9 此外,它们的适用性仍然受到计算需求增加的限制。10 因此,BEM 理论已成为预测 WT 叶片上气动载荷的标准工业实践,这归功于它能够使用翼型气动数据提供准确且计算效率高的结果。除了上述成熟的气动模型外,还提出了各种替代方法。Zhang 和 Huang 10 对此进行了广泛的综述研究,重点关注不稳定性问题、复杂的流入效应、结构非线性以及 CFD 和气动水弹性分析。仅就气动部分而言,Lee 等人提出了使用改进的条带理论进行气动弹性分析。11 同时还提出了一种基于谐波平衡法的气动弹性方案,12 显著缩短了计算时间,并且比标准 BEM 方法更为稳健。通过使用三维模型进行数值研究,进一步研究了冰积对叶片气动行为的影响。 13最后,Peeters 等人。39 最后,一类更复杂的方法涉及基于 CFD 的分析,9,14 事实证明,这些方法与标准工业工具(例如疲劳、空气动力学、结构和湍流 (FAST))具有合理的一致性。关于结构模型,还提出了超出标准方法(包括等效梁的构造)15 的方法,包括薄壁梁模型 16 ,它可以适应大型叶片中遇到的大多数特征,例如任意层压板铺层和剪切变形,以及考虑动态载荷引起的渐进损坏的模型,17 等等。18 对叶片的壳和固体有限元 (FE) 模型之间的静态行为进行了有趣的比较研究。工业应用中的大部分标准实践都包含在大量可用的气动弹性软件中,例如水平轴风力涡轮机分析和模拟程序 (PHATAS)、19 GH-Bladed、20 ASHES、21 和 FAST。22 大多数商用模拟器都基于线性弹性模型,这些模型无法考虑大位移对响应本身或风荷载的影响。虽然这些影响对于小型叶片可以忽略不计,但对于大型柔性叶片则并非如此,23 它们通常会经历显著的几何非线性。此外,随着当今风力涡轮机尺寸的增加,叶片也变得更加灵活,由于几何非线性而产生的耦合效应变得越来越重要。24,25 在用于气动弹性建模的各种内部代码 26 和软件中,水平轴风力涡轮机模拟代码第二代 (HAWC2) 27 提供了为数不多的非线性商业模拟器之一,它由丹麦技术大学 (DTU) 开发,将 BEM 理论与多体公式相结合以模拟几何效应。解决 WT 叶片大位移问题的另一种方法是几何精确梁理论 (GEBT),28,29 本质上提供了变形梁几何的精确表示,这对于较大的 WT 来说越来越重要。然而,与典型的基于位移的 GEBT 公式的解决方案相关的缺点之一是计算成本增加。通过实施混合形式公式 30 可以解决这个问题,该公式已广泛应用于飞机机翼应用。该方法被证明具有显著的计算效率,从而能够与结构监测数据相结合以供实时应用。31 该公式最近才得以实施和验证 32,随后进一步与 BEM 理论融合,开发出一种用于 WT 叶片的非线性气动弹性模型。一类替代方法可以减轻计算成本的增加,即使用降阶模型 33,34,这可能很好地基于非线性法向模式 (NNM) 的使用。35 一些最近的研究集中在叶片响应的耦合行为上,36-38 后者处理三维叶片模型的几何效应,使用子结构方法考虑这些效应,并通过模态导数增强。