Alle promoties, intree- en afscheidsredes worden gehouden in de Aula van de TU Delft, Mekelweg 5, Delft
Promotie
Helikopters en Windturbines
12 maart 2001 | 10.30 uur
Mw. M.D. Pavel | Inginer aeronave, "Politehnica" University of Bucharest, Romania
Promotor | Prof.dr.ir. Th. van Holten (fac.. LR)
On the Necessary Degrees of Freedom for Helicopter and Wind Turbine Low-Frequency Mode Modeling
Tijdens het ontwerp van helikopters of horizontale-as windturbines, worden simulatiemodellen ontwikkeld voor verschillende doeleinden. Eén van de primaire vragen die beantwoord moeten worden voordat begonnen wordt met het daadwerkelijk afleiden van een simulatiemodel, is hoeveel detail moet worden meegenomen in termen van het aantal en type mechanische vrijheidsgraden en het niveau van aërodynamische modellering. Het doel van het proefschrift van Pavel is het ontwikkelen van een algemene methode die door de ontwerper-analist kan worden gebruikt voor het bepalen van de noodzakelijke vrijheidsgraden die in aanmerking moeten worden genomen in een lage-frequentie simulatiemodel voor helikopters en horizontale-as windturbines, voordat een compleet model wordt afgeleid. Een nieuwe methode -de zogenaamde kritieke pool afstandsmethode- werd afgeleid, die zowel als een ontwerp als een evaluatietool kan worden gebruikt, en die in staat is de significante vrijheidsgraden in het simulatiemodel te bepalen. In principe bestaat de kritieke-pool-afstands-methode er uit dat de eigenwaarden behorend bij de ongekoppelde eigenbewegingen in het complexe vlak worden gerepresenteerd, waarna "kritieke gebieden" worden gedefinieerd waar potentiële koppelingen tussen verschillende eigenbewegingen zouden kunnen optreden. Een kritiek gebied wordt gevormd door eigenwaarden die als "voldoende dicht bij elkaar" kunnen worden beschouwd in het complexe vlak. Teneinde de onderlinge afstand tussen de eigenwaarden in het complexe vlak te kunnen kwantificeren, is een criterium ontwikkeld dat in staat is voor het geanalyseerde systeem een schatting te geven van wat moet worden verstaan onder "voldoende dicht bij elkaar". Dit criterium omvat alleen de ongekoppelde eigenschappen van het systeem, maar kan slechts worden gekwantificeerd door voor specifieke problemen een groot aantal simulaties met gekoppelde modellen te analyseren. Op deze manier is een ontwerptool ontwikkeld die alleen de ongekoppelde vrijheidsgraden omvat, maar die de informatie van de gekoppelde modellen bevat. In drie gevallen werden criteria en vuistregels voor de kritieke pool afstandsmethode ontwikkeld: 1) een onderzoek naar de significante rotor disc-tilt modes in een besturingssimulatiemodel; 2) een onderzoek naar het instabiliteitsmechanisme van de KEWT tweebladige horizontale-as windturbine; 3) een onderzoek naar de effecten van kinematische pitch-flap en pitch-lag koppelingen van het blad op diens flap-lag bewegingen voor een scharnierende rotor in hover.