Aeroelastisches Modell im Frequenzbereich Flashcards
Welche Kopplungen existieren zwischen den Grundturmschwingungen und den Blattschwingungen?
- Starke Kopplung der Flapwise-Bewegung der Blätter mit der fore-aft Bewegung der Gondel
- Kopplung von Torsion des Turmes mit assymetrischen Schlageigenformen
Wie kann anhand der Massenmatrix erkannt werden, dass es im System Kopplungen zwischen mehreren Freiheitsraden gibt?
- Werte außer der Diagonale besetzt
Beschreiben Sie qualitativ die drei Grundeigenformen der in Schlagrichtung (flapwise) gekoppelten Schwingungen.
1st collective flapwise Mode - Alle Blätten werden nach vorne oder hinten gedrückt
- assymetric flapwise mode (in yaw direction)
1 Blatt nach vorne und 1 Blatt nach hinten
- assymetric flapwise mode (in yaw direction)
- assymetric flapwise mode (in tilt direction)
2 nach vorne oder hinten
- assymetric flapwise mode (in tilt direction)
Welche Beziehung besteht zwischen den asymmetrischen edgewise Moden und den Rotor-Whirling Moden?
Die Whirling Modes entstehen durch Verlagen des Schwerpunktes durch die asymmetrischen Formen
Durch diese dynamische Verlagerung bewegt sich der Schwerpunkt auf ellipsenförmigen Bahnen, die durch die assymetrischen Edgewise Moden herovrgerufen werden.
Skizzieren Sie im Campbell-Diagramm den Verlauf der edgewise whirling modes.
F37/70 - V9/10 Aeroelastik Modell im Frequenzbereich
Erklären Sie den Begriff aerodynamische Dämpfung.
95% der Dämpfung einer WEA sind auf aerodynamische Dämpfung zurückzuführen.
Relative Geschwindigkeitskomponenten durch sorgen für zeitverzögerte aerodynamische Dämpfung
Wird Arbeit der aerodynamischen Kräfte während eines Zyklus aus dem System entnommen, wird das System gedämpft. Wird dem System Arbeit zugeführt, wird die Belastung verstärkt.
Erklären Sie den Zusammenhang zwischen der Steigung der Auftriebskurve und der aerodynamischen Dämpfung.
Man muss immer gucken wie stark man sich auf der Auftriebskurve bewegt. Solange man den optimalen Cl Wert noch nicht erreicht hat, hat man eine positive Steigung, Sobald der Punkt überschritten ist, hat man eine negative Steigung
Erklären Sie physikalisch die sogenannten stall induced vibrations.
F47/70 - V9/10 Aeroelastik Modell im Frequenzbereich
Durch den Strömungsabriss selbst-induzierte Blattschwenkschwingungen
Leiten Sie die die Divergenzgeschwindigkeit eines 2D-Profils her.
Wird die kritische Divergenzgeschwindigkeit erreicht, kommt es zum Versagen des Bauteils durch Überschreiten des zulässigen Maximalwertes der Torsionskräfte.
Daher muss man immer unterhalb der Divergenzgeschwindigkeit bleiben, damit sich ein Gleichgewicht einstellen kann.
Aus dem Staudruck der Divergenz q,div=G/(fc²m) kann man die Divergenzgeschwindigkeit umformen.
v,div=2G/(rhofc²*m)
Welche physikalischen Größen haben einen signifikanten Einfluss auf die Divergenzgeschwindigkeit?
- Dichte
- Elastisches Moment (Steifigkeit)
Wie kann die Divergenzgeschwindigkeit eines Profils erhöht werden?
Geringerer Abstand zwischen aerodynamischer und elastischer Achse.
geringere Masse
Größeres elastisches Moment (Steifigkeit erhöhen)
Beschreiben Sie qualitativ das Flutter-Phänomen.
- dynamische Instabilität eines Rotorblattes
- Wird Blatt zu oszillierender Bewegung angeregt, kann es zur gegenseitigen Anregung von Luftkräften, elastischen Kräften und Massenkräften kommen
–> Klassischer Fall des Flatterns: kombinierte Biege-Torsionsschwingung
- Gegenkraft ist hauptsächlich die aerodynamische Dämpfung
Abhängig von:
- Eigenfrequenzen der Blätter bzgl. Schlag-, Schwenk- und Torsionsrichtung
- Verwindung
- Lage des aerodynamischen Zentrums, des Massenmittelpunktes und der Elastischen Achse
–> Im kritischen Fall kommt es zur kontinuierlichen Energieaufnahme der Struktur durch die Strömung.
Welche Freiheitsgrade müssen modelliert werden, um eine Flutterinstabilität darstellen zu können.
- Torsion und Flapwise
Wie kann die Fluttergrenze eines Profils verschoben werden?
Verlagern des Schwerpunktes
–> Richtung Vorderkante ist immer gut für die Stabilität
Skizzieren Sie die Fluttergrenze in Abhängigkeit des Schwerpunktes.
Folie 71/70 - V9/10 Aeroelast. Modell im Frequenzbereich
