垂直軸風輪氣動彈性穩定性和結構動力響應分析

      在布魯塞爾自由大學對水平軸和垂直軸風輪氣動力，氣動彈性和動力響應做了大量有效的研究。本報告研究了垂直軸風輪氣動彈性特性和動力響應。計算程序包括有限元方法計算風輪分部件共振頻率和模態，氣動力和力矩計算。本報告還發展了強迫振動響應及氣動彈性穩定性計算。
    現有方法是基于有限元和旋翼一塔耦合技術。在此方法中槳葉，旋轉軸和塔架以各自的模態來描繪，因此，計算出各自的分部件的特征值，然后，由各自的特征模態根據廣義坐標導出運動方程。，因垂直軸風輪是軸向對稱的，所以其運動方程是常系數微分方程，這樣就可采用標準的特征值的方法來求解。
    本研究解決了風輪兩項重要特性的分析方法：(1一)確定耦合風輪自然頻率和氣動彈性穩定性分析方法，(2)在激振力作用下，風輪結構動力響應分析方法。激振載荷包含氣動力、動力及離心力。氣動力是用雙多流管理論計算的。
    此方法經在槳葉形狀為troposkien，兩個槳葉的達里厄垂直軸風輪上進行驗證。算例選擇的風輪是荷蘭PIONEER I號。在試驗研究中，在結構動力響應方面做了大量試驗，試驗結果證明，本文所用的理論模型是可用的。
    圖2為垂直軸風輪l至4階振型和振頻。