Comparison of NExT Results With Ana

Comparison of NExT Results With Analysis for a
Rotating VAWT
There are currently two reports that contain analytical predictions of the aeroelastic damping expected during operation of the Sandia/DOE 34—rn testbed. Reference 20
reports the work of Lobitz and Ashwill in which the NASTRAN generated damping and ,
stiffness matrices are modified to include the effects of aeroelaaticity. Reference 21 includes the work by Malcolm using a modified form of the Lobitz and Ashwill aeroelasticity model. Malcolm’s modifications included terms that model a rotating coordinate frame and an elastic center offset. These references provide the specific information on the assumed analytical models.

Figures 10 and 11 compare these analytical results with the damping calculations of NExT. The turbine rotation rate was between 38 and 40 rpm for the data in these comparisons. Figure 10 compares the results for four flatwise modes. The reader is reminded that NExT could not separate the first flatwise modes. However, a clear trend still results, with the predicted damping being higher than the NExT es. timates. The damping values are shown as percent of critical viscous damping. Figure 11 compares results for three non-flatwise modes. No clear trend can be seen in these results.


1Fa 1Fs 2Fs 2Fa




H - HExT
L - Lobitz and Achwlll
M - Malcolm
Figure 10. Analytical damping results for flatwise modes at 38 rpm











N - NExY
L - LobfQ and Aahwlii


Figure 11. Analytical damping results for non-flatwise modes at 38 rpm

Alternative Applications of NExT
NExT is not limited to application on VAWTs. Many structures that are excited in their operating environment such as horizontal-axis wind turbines (HAWTa), offshore platforms, aircraft and aircraft stores, rockets during launch, and ground transportation vehicles may be tested using NExT. An example of the versatility of NEaT is provided by a road vibration test recently performed on a tractor-trailer vehicle [22]. The truck was driven 30 miles on an interstate highway at about 55 mph. The data were sampled at 128 Hz and 100 averages were used. Table 3 provides the modal frequencies and modal damping ratios extracted from the data. Performing the modal test using road excitation allowed the nonlinear suspension and tire dynamics to be tested with ct-tenet inpute. The capability to test at-level is an important contribution provided by NEaT.










Table 3. NExT Results for a Transportation
Syatem


Mode
1st Bounce
1st Pitch
Tractor Bending
2nd Pitch
1st Trailer Bending
Load Mode Trailer Twist Trailer Twist Trailer Twist Trailer Twist

Frequency (Hz) Damping ( to ) 1.5 7.5
3.2 1.9
5.7 7.6
6.7 2.3
7.0 3.4
11.5 1.1
15.1 1.0
15.7 1.3
16.4 1.1
17.0 0.7




Summary
A brief overview of NExT has been presented, followed by a theoretical justification. Analytically generated data have been used to verify the ability of NExT to extract modal frequencies and damping ratios from operating data. NExT was further verified by a comparison with conventional modal testing techniques using a parked vertical-axis wind turbine. This same comparison shows the ability of NExT to estimate the total damping of the system. An extra damping mechanism for the flatwise modes of a parked VAWT was implied. This is due to the drag force experienced by a flat plate oscillating parallel to a flowing fluid.

Damping versus turbine rotation rate plots have been presented for the DOE/Sandia 34-in testbed over a range of operational rates. A general trend was shown of substantially increasing damping as rotation rate increases. Comparing a synthesized autospectrum with a test data autospectrum is useful for verifying the estimates of the modal parameters. Mode shape information is needed to help explain sudden changes in damping ratio as turbine rotation rate increases, to aid in the identification of higher frequency modes and for verification of autospectrum synthesis coefficients. Advanced modal analysis techniques for extracting information from low-amplitude modes and filtering techniques to remove harmonic peaks are desirable upgrades to NExT.

Comparisons between NExT generated results and analytical predictions based on aeroelastic theory illustrate how NExT can be used to provide the necessary information to refine the analytical predictions. The predicted damping of the blade flatwise modee was higher than the damping estimates provided by NExT. However, no clear difference was seen in the predicted damping for the non-flatwise modes. The inability of NExT to separate the first blade symmetric and antisymmetric modes indicates the need to develop techniques to separate closely spaced modes.

Several alternative applications for NExT have been suggested. An example of the versatility of NExT using a tractor-trailer vehicle excited by road irregularities experienced at highway speeds was presented. The modal frequencies and damping ratios extracted from this operational test are representative of the at—level response the truck will see in service.

Kết quả (Việt) 1:

So sánh các kết quả tiếp theo với các phân tích cho mộtLuân phiên VAWTCó những báo cáo hiện nay hai chứa phân tích dự báo của dao aeroelastic dự kiến trong hoạt động của 34 Sandia/DOE — rn thử nghiệm. Tài liệu tham khảo 20báo cáo công việc của Lobitz và Ashwill trong đó NASTRAN tạo ra dao và,ma trận cứng được cải tiến để bao gồm các hiệu ứng của aeroelaaticity. Tài liệu tham khảo 21 bao gồm các công việc bởi Malcolm bằng cách sử dụng một hình thức sửa đổi của mô hình aeroelasticity Lobitz và Ashwill. Điều khoản sửa đổi bao gồm của Malcolm mẫu một khung tọa độ quay và một trung tâm đàn hồi bù đắp. Các tài liệu tham khảo cung cấp thông tin cụ thể về các mô hình phân tích giả.Con số 10 và 11 so sánh các kết quả phân tích với các tính toán damping của tiếp theo. Tỷ lệ quay tuabin là giữa vòng/phút 38 và 40 cho dữ liệu trong những so sánh. Hình 10 so sánh kết quả cho bốn flatwise chế độ. Người đọc được nhắc nhở rằng tiếp theo có thể không riêng biệt đầu tiên flatwise chế độ. Tuy nhiên, một xu hướng rõ ràng vẫn còn kết quả, với các dự đoán giảm cao hơn các es tiếp theo. timates. Các giá trị damping được thể hiện như phần trăm của quan trọng nhớt dao. Hình 11 so sánh kết quả cho ba phòng không flatwise chế độ. Không có xu hướng rõ ràng có thể được nhìn thấy trong các kết quả.1Fa 1F 2Fs 2Fa H - HExTL - Lobitz và AchwlllM - MalcolmHình 10. Phân tích dao kết quả cho flatwise chế độ 38 rpm N - NExYL - LobfQ và AahwliiHình 11. Phân tích giảm các kết quả cho phòng không flatwise chế độ 38 rpmCác ứng dụng khác của tiếp theoTiếp theo là không giới hạn ứng dụng trên VAWTs. Nhiều cấu trúc rất vui mừng trong môi trường điều hành chẳng hạn như trục ngang gió tuabin (HAWTa), ngoài khơi nền tảng, máy bay và các cửa hàng máy bay, tên lửa trong quá trình khởi động, và mặt đất giao thông vận tải xe có thể được kiểm tra bằng cách sử dụng tiếp theo. Một ví dụ về tính linh hoạt của gọn gàng cung cấp bởi một sự rung động đường thử nghiệm mới thực hiện trên một chiếc xe tractor-trailer [22]. Các xe tải đã được thúc đẩy 30 dặm trên một xa lộ liên tiểu bang tại khoảng 55 mph. Các dữ liệu đã được nếm thử tại 128 Hz và trung bình 100 đã được sử dụng. Bảng 3 cung cấp các phương thức tần số và cách thức tỷ lệ damping chiết xuất từ các dữ liệu. Thực hiện các bài kiểm tra cách thức sử dụng kích thích đường cho phép các động thái hệ thống treo và lốp phi tuyến để được kiểm tra với ct-nguyên lý inpute. Khả năng để kiểm tra tại cấp độ là một đóng góp quan trọng được cung cấp bởi gọn gàng. Bảng 3. Các kết quả tiếp theo cho một giao thông vận tảiSyatem Chế độthư bị trả lại 11 sânMáy uốn2 sân1st trailer uốnTải chế độ Trailer Twist Trailer Twist Trailer Twist Trailer Twist Tần số (Hz) giảm (đến) 1.5 7,53.2 1.95.7 7.66.7 2.37,0 3.411.5 1.115.1 1.015,7 1.316.4 1.117.0 0.7 Tóm tắtA brief overview of NExT has been presented, followed by a theoretical justification. Analytically generated data have been used to verify the ability of NExT to extract modal frequencies and damping ratios from operating data. NExT was further verified by a comparison with conventional modal testing techniques using a parked vertical-axis wind turbine. This same comparison shows the ability of NExT to estimate the total damping of the system. An extra damping mechanism for the flatwise modes of a parked VAWT was implied. This is due to the drag force experienced by a flat plate oscillating parallel to a flowing fluid.Damping versus turbine rotation rate plots have been presented for the DOE/Sandia 34-in testbed over a range of operational rates. A general trend was shown of substantially increasing damping as rotation rate increases. Comparing a synthesized autospectrum with a test data autospectrum is useful for verifying the estimates of the modal parameters. Mode shape information is needed to help explain sudden changes in damping ratio as turbine rotation rate increases, to aid in the identification of higher frequency modes and for verification of autospectrum synthesis coefficients. Advanced modal analysis techniques for extracting information from low-amplitude modes and filtering techniques to remove harmonic peaks are desirable upgrades to NExT.Comparisons between NExT generated results and analytical predictions based on aeroelastic theory illustrate how NExT can be used to provide the necessary information to refine the analytical predictions. The predicted damping of the blade flatwise modee was higher than the damping estimates provided by NExT. However, no clear difference was seen in the predicted damping for the non-flatwise modes. The inability of NExT to separate the first blade symmetric and antisymmetric modes indicates the need to develop techniques to separate closely spaced modes.Several alternative applications for NExT have been suggested. An example of the versatility of NExT using a tractor-trailer vehicle excited by road irregularities experienced at highway speeds was presented. The modal frequencies and damping ratios extracted from this operational test are representative of the at—level response the truck will see in service.

Kết quả (Việt) 2:

So sánh các kết quả tiếp theo Với phân tích cho một
Rotating VAWT
Hiện nay có hai báo cáo có chứa các dự báo phân tích của damping aeroelastic dự kiến trong thời gian hoạt động của Sandia / DOE 34-rn thử nghiệm. Tham khảo 20
báo cáo công việc của Löbitz và Ashwill trong đó NASTRAN tạo giảm xóc và
các ma trận độ cứng được sửa đổi để bao gồm các tác động của aeroelaaticity. Tài liệu tham khảo 21 bao gồm các tác phẩm của Malcolm sử dụng một hình thức sửa đổi của mô hình aeroelasticity Löbitz và Ashwill. Sửa đổi của Malcolm bao gồm các điều khoản mà mô hình một khung quay phối hợp và một trung tâm đàn hồi bù đắp. Các tài liệu tham khảo cung cấp các thông tin cụ thể về các mô hình phân tích giả định. Hình 10 và 11 so sánh các kết quả phân tích với các tính toán giảm xóc của NeXT. Tốc độ quay tuabin là giữa 38 và 40 rpm cho các dữ liệu trong các so sánh. Hình 10 so sánh các kết quả cho bốn chế độ nhỏ hẹp. Người đọc được nhắc nhở rằng bên cạnh không thể tách biệt các phương thức nhỏ hẹp đầu tiên. Tuy nhiên, một xu hướng rõ ràng vẫn có kết quả, với giảm xóc dự đoán là cao hơn so với es tiếp theo. timates. Các giá trị giảm xóc được thể hiện theo phần trăm của damping nhớt quan trọng. Hình 11 so sánh kết quả với ba chế độ không nhỏ hẹp. Không có xu hướng rõ ràng có thể được nhìn thấy trong các kết quả này. 1FA 1Fs 2Fs 2FA H - HExT L - Löbitz và Achwlll M - Malcolm Hình 10. Phân tích kết quả giảm xóc cho chế độ nhỏ hẹp ở 38 rpm N - NExY L - LobfQ và Aahwlii Hình 11. Phân tích giảm xóc kết quả cho chế độ không nhỏ hẹp ở 38 rpm ứng dụng thay thế của NeXT tiếp theo là không giới hạn ứng dụng trên VAWTs. Nhiều cấu trúc được kích thích trong môi trường hoạt động của họ như ngang trục tua bin gió (HAWTa), dàn khoan, máy bay và các cửa hàng máy bay, tên lửa trong lúc phóng, và các phương tiện giao thông vận tải mặt đất có thể được kiểm tra bằng cách sử dụng tiếp theo. Một ví dụ về tính linh hoạt của gọn gàng được cung cấp bởi một thử nghiệm rung động đường gần đây được thực hiện trên một chiếc xe máy kéo rơ moóc [22]. Chiếc xe tải đã lái xe 30 dặm trên một đường cao tốc liên bang ở mức khoảng 55 mph. Các số liệu được lấy mẫu tại 128 Hz và 100 trung bình đã được sử dụng. Bảng 3 cung cấp các tần số phương thức và phương thức tỷ lệ giảm xóc được chiết xuất từ các dữ liệu. Thực hiện các thử nghiệm phương thức sử dụng kích thích đường cho phép các hệ thống treo và lốp xe động lực phi tuyến để được thử nghiệm với ct-nguyên lý inpute. Khả năng để kiểm tra tại cấp là một đóng góp quan trọng được cung cấp bởi gọn gàng. Bảng 3. Kết quả tiếp theo cho một Giao thông vận tải Syatem Chế độ 1 Thoát 1 Pitch Tractor uốn 2 Pitch 1 Trailer Uốn tải Chế độ Trailer Trailer Twist Twist Twist Trailer Trailer Twist Tần số (Hz) Damping (để) 1,5 7,5 3,2 1,9 5,7 7,6 6,7 2,3 7,0 3,4 11,5 1,1 15,1 1,0 15,7 1,3 16,4 1,1 17,0 0,7 Tóm tắt Một tổng quan về tới đã được trình bày, theo sau là một minh về lý thuyết. Phân tích dữ liệu được tạo ra đã được sử dụng để xác minh khả năng của Next để trích xuất các tần số phương thức và tỷ lệ giảm xóc từ dữ liệu hoạt động. Tiếp theo là tiếp tục xác nhận qua sự so sánh với các kỹ thuật thử nghiệm phương thức thông thường sử dụng một dọc trục tua bin gió chưa sử dụng. Sự so sánh này cũng cho thấy khả năng của NeXT để ước tính tổng damping của hệ thống. Một cơ chế giảm xóc thêm cho các phương thức nhỏ hẹp của một VAWT đậu được ngụ ý. Điều này là do lực kéo kinh nghiệm của một tấm phẳng song song dao động với một chất lỏng chảy. Damping so với tuabin lô tốc độ quay đã được trình bày cho DOE / Sandia 34 trong thử nghiệm trên một loạt các mức hoạt động. Một xu hướng chung được thể hiện ngày càng tăng đáng kể giảm xóc như tốc độ quay tăng. So sánh một autospectrum tổng hợp với một autospectrum dữ liệu thử nghiệm rất hữu ích cho việc xác minh các thông số ước tính của phương thức. Chế độ thông tin hình là cần thiết để giúp giải thích sự thay đổi đột ngột trong tỷ lệ giảm xóc như tốc độ quay tuabin tăng, để hỗ trợ trong việc xác định các chế độ tần số cao hơn và để xác minh các hệ số tổng hợp autospectrum. Nâng cao các kỹ thuật phân tích phương thức để lấy thông tin từ các chế độ biên độ thấp và kỹ thuật lọc để loại bỏ đỉnh hài hòa là mong muốn để nâng cấp tiếp theo. So sánh giữa kết quả tiếp theo được tạo ra và phân tích dự đoán dựa trên lý thuyết aeroelastic minh họa cách tiếp theo có thể được sử dụng để cung cấp các thông tin cần thiết để tinh chỉnh các dự đoán phân tích. Các damping dự đoán của modee lưỡi nhỏ hẹp là cao hơn so với dự toán được cung cấp bởi giảm xóc sau. Tuy nhiên, có sự khác biệt rõ ràng đã được nhìn thấy trong các dự đoán giảm xóc cho các chế độ không nhỏ hẹp. Sự bất lực của NeXT để tách đối xứng lưỡi đầu tiên và chế độ phản xứng chỉ ra sự cần thiết phải phát triển các kỹ thuật để tách các chế độ gần nhau. Một số ứng dụng thay thế cho NeXT đã được đề xuất. Một ví dụ về tính linh hoạt của Tiếp theo sử dụng một chiếc xe máy kéo rơ moóc kích thích bởi những vi phạm đường kinh nghiệm ở tốc độ đường cao tốc đã được trình bày. Các tần số phương thức và tỷ lệ giảm xóc chiết xuất từ kiểm tra hoạt động này là đại diện của các phản ứng ở cấp xe tải sẽ nhìn thấy trong dịch vụ.