5.7 失速条件下 IC 和 LM 的控制功率评估图表和调整后的气动数据......................................................................................................... 101
本文介绍了一种用于无人机 (UAV) 舰载着陆的 L 1 自适应控制器,该控制器增强了动态逆控制器。三轴和功率补偿器 NDI (非线性动态逆) 控制器作为此架构的基线控制器。内环命令输入是滚转速率、俯仰速率、偏航速率和推力命令。外环命令输入来自制导律,用于校正下滑道。然而,不完善的模型逆和不准确的气动数据可能会导致性能下降,并可能导致舰载着陆失败。L 1 自适应控制器被设计为增强控制器,以解决匹配和不匹配的系统不确定性。通过蒙特卡罗模拟检查了控制器的性能,显示了基于非线性动态逆开发的 L 1 自适应控制方案的有效性。
对飞机进行了研究。使用 VLAERO+ (一种涡格法商用计算机程序)计算了 Gossamer Albatross 的升力系数、阻力系数和力矩系数等气动数据,并将其与飞行试验数据进行了比较。对差异进行了分析和解释。尽管计算结果显示出与实验数据相似的趋势,但仍存在一些差异,这些差异可以用该方法的固有局限性来解释,例如线性和无粘性。不过,该程序允许通过加法和乘法因子进行某些校准。Gossamer 模型一旦校准,就可以放心地用于计算马赫数在 0.016 到 0.0248 之间、攻角在 -2 到 10 度之间的气动特性和稳定性分析。
.5) 题为“气动数据准确性和质量:风洞测试的要求和能力”的报告强调了持续存在的问题。显然需要在数据质量评估实践中进行两项重要改进。首先是采用一致的方法将不确定性分析整合到测试的所有阶段。第二是为每个测试提供完整的专业不确定性分析和记录。本报告描述了一种风洞数据质量评估的工程方法,可以缓解参考文献中记录的许多问题。1.5。本报告中开发的方法是通用的。选择飞机气动测试作为具体的示例应用,以提供描述和应用该方法的重点。
摘要:通过螺旋桨设计方法与粒子群优化 (PSO) 相结合,开发了一种降低螺旋桨驱动飞机能耗的航空结构算法。优化过程中考虑了多种螺旋桨参数,包括每个螺旋桨截面的翼型几何形状。螺旋桨性能预测工具采用收敛改进的叶片元素动量理论,该理论由从 XFOIL 和经过验证的 OpenFOAM 获得的翼型气动特性提供。根据实验 NACA 4 位数据估计失速角校正,并在出现收敛问题时使用。对气动数据进行校正以考虑压缩性、三维、粘性和雷诺数效应。根据实验数据拟合提出了旋转校正系数。采用基于欧拉-伯努利梁理论的结构模型,并根据有限元分析对其进行验证,同时讨论了离心力的影响。进行了一个案例研究,将弦长和螺距分布与涡流理论的最小损失分布进行了比较。使用印刷螺旋桨进行风洞试验,以得出整个程序的可行性以及 XFOIL 和 CFD 最佳螺旋桨之间的差异。最后,将最佳 CFD 螺旋桨与具有相同直径、螺距和运行条件的商用螺旋桨进行比较,显示出更高的推力和效率。
摘要 —非线性控制分配是基于现代非线性动态逆的飞行控制系统的重要组成部分,该系统需要高精度的飞机气动模型。通常,精确实施的机载模型决定了系统非线性的消除效果。因此,更精确的模型可以更好地消除非线性,从而提高控制器的性能。本文提出了一种新的控制系统,该系统将非线性动态逆与基于分段多线性表示的控制分配相结合。分段多线性表示是通过对块矩阵的克罗内克积的新泛化,结合非线性函数的规范分段线性表示而开发的。还给出了分段多线性模型的雅可比矩阵的解析表达式。所提出的公式给出了分段多线性气动数据的精确表示,因此能够精确地模拟飞机整个飞行包线内的非线性气动特性。所得到的非线性控制器用于控制具有十个独立操作控制面的无尾飞翼飞机。两种创新控制面配置的仿真结果表明,可以实现完美的控制分配性能,与普通的基于多项式的控制分配相比,具有更好的跟踪性能。
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。
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,