风力机叶片动力失速非线性气弹稳定性分析

"这篇论文详细探讨了风力机叶片在动力失速情况下的非线性气弹稳定性。研究中采用了具有挥舞/摆振耦合的典型截面模型来模拟叶片结构，运用ONERA的非定常、非线性气动模型计算动力失速时的非线性气动载荷。为了提高分析的准确性，论文采用了时间域数值积分法，直接求解叶片挥舞/摆振耦合的非线性气弹方程组，以此研究动力失速引起的颤振稳定性。作者还深入分析了缩减速度、预尖锥角以及结构阻尼参数对叶片稳定性的影响，这些都是之前文献较少涉及的领域。该研究对于理解和预防风力机叶片在大攻角运行时可能出现的失速颤振现象具有重要意义，有助于提升大型失速调节型风力机的设计和安全性。" 这篇2010年的论文《风力机叶片挥舞/摆振的动力失速非线性气弹稳定性研究》由任勇生和林学海撰写，主要关注的是在动力失速状态下风力机叶片的振动稳定性。研究中，叶片结构模型考虑了挥舞和摆振运动的耦合效应，采用了一种经济高效的典型截面模型。ONERA的非定常、非线性气动模型被用于计算叶片在动力失速过程中的复杂气动载荷，这种模型在风能工程领域被广泛接受，能准确描述线性和非线性失速行为。 传统的气弹稳定性分析往往依赖于线性化方法，但该论文采取了时间域数值积分法，直接对非线性气弹方程组进行数值求解，减少了线性化带来的误差。通过这种方法，作者能够更精确地研究动力失速诱导的颤振稳定性，并研究了关键参数如缩减速度（即风速）和预尖锥角（影响叶片攻角）的作用。此外，论文特别关注了结构阻尼参数的影响，这是一个在以往研究中相对较少讨论的主题。 失速颤振是风力机叶片在大攻角运行时可能遇到的问题，由于气动阻尼的负值，叶片会因气流注入的能量而发生自激振动，可能导致叶片疲劳和损坏。因此，深入理解叶片的气弹稳定性，特别是动力失速下的挥舞/摆振颤振机理，对于设计更加耐用和高效的风力发电系统至关重要。 论文中提到的其他研究者，如Thomsen、Rasmussen、Chaviaropoulos和Sarkar等，他们的工作集中在摆振模态阻尼识别、动力失速气动模型的改进以及非线性振动响应等方面。尽管这些研究多采用频域特征值法，但本论文则通过时间域数值积分法提供了新的视角，使得稳定性边界的研究更为全面和精确。这项研究的贡献在于拓宽了我们对风力机叶片非线性气弹稳定性的理解，对于推动风能技术的发展具有积极的促进作用。