التقنية / دليل فني
أشكال أنماط الاهتزاز والترددات الطبيعية لريش توربينات الرياح
يجمع النمط بين شكل تشوه وتردد في ظل شروط محددة. وهو أوسع من سعة اهتزاز نقطة واحدة. وتحدد اتجاهات الريشة المحلية وقيود الجذر وحالة التشغيل كيفية تفسير الوصف النمطي.
اقرأ الشكل مع تردده.
قد يكون لنمطين ترددان متقاربان مع حركة مكانية مختلفة. وبالعكس، قد يتغير النمط المسمى نفسه عند تغير الكتلة أو القيود أو الحالة الدوارة الممثلة.
01 / الاتجاهات
تحتاج حركات الانحناء خارج المستوى وداخله والالتواء إلى إطار مرجعي.
في الوصف الشائع للدوار غير المتشوه، يكون انحناء flapwise خارج مستوى الدوار، ويقع انحناء edgewise داخل مستواه.
في الوصف الشائع للدوار غير المتشوه، يكون انحناء flapwise خارج مستوى الدوار، ويقع انحناء edgewise داخل مستواه. ويصف الالتواء الالتفاف حول اتجاه الامتداد. ويجب أن تراعي المحاور المحلية الفعلية اتجاه الريشة الممثلة وشكلها.
يميز OpenFAST درجات حرية الريشة هذه عن حركة البرج ومجموعة نقل الحركة. ولا تجعل تسمية نمط للريشة منه نمط انحناء البرج، ولا تحدد كل حركة في منظومة مجمعة مترابطة.
02 / الشكل
النمط هو توزيع مكاني للحركة.
يبين شكل النمط التشوه النسبي على طول البنية الممثلة.
يبين شكل النمط التشوه النسبي على طول البنية الممثلة. وقد يحتوي نمط الانحناء على مناطق مختلفة التقوس أو عقد تكون عندها مركبة الإزاحة صفرا. ولا تستطيع نقطة قياس واحدة وصف النمط المكاني كله.
غالبا ما يُطبَّع مقياس الرسم للمقارنة. ولذلك لا تعني الإزاحة الكبيرة ظاهريا في رسم النمط تلقائيا انحرافا فيزيائيا متنبأ به، أو سعة تشغيل، أو متطلب خلوص.
03 / التردد
تؤثر الكتلة والصلابة معا في الاهتزاز.
لنموذج مثالي غير مخمد ذي درجة حرية واحدة، تكون العلاقة f = (1/2π)√(k/m).
لنموذج مثالي غير مخمد ذي درجة حرية واحدة، تكون العلاقة f = (1/2π)√(k/m). وتعطي القيمتان الافتراضيتان k = 200 N/m وm = 2 kg نحو 1.59 Hz. ولا يمثل هذا النموذج ريشة MARSTON فعلية.
للريشة المستمرة خواص موزعة وأنماط متعددة، لذا لا تستطيع كتلة واحدة ونابض واحد تحديد طيفها الكامل. يشرح المثال علاقة اعتماد بدلا من تقديم تنبؤ نمطي.
04 / شرط الحد
قيد الجذر جزء من النمط.
يمثل الجذر المثبت تثبيتا مثاليا والجذر الذي تُمثَّل مطاوعته شرطين حديين مختلفين.
يمثل الجذر المثبت تثبيتا مثاليا والجذر الذي تُمثَّل مطاوعته شرطين حديين مختلفين. وقد يغير تعديل هذا الشرط الشكل والتردد معا حتى مع بقاء مادة الريشة نفسها.
قد تضيف صرة الدوار والدعم المحيط اقترانا في نموذج مجمع. ولذلك يمثل المكون الحر، والكابولي المثالي المعزول، والمجموعة الدوارة المركبة مسائل نمطية مختلفة.
05 / الدوران
قد تغير حالة التشغيل الوصف النمطي.
يضيف الدوران آثار القصور والإجهاد المسبق إلى نموذج إنشائي مناسب.
يضيف الدوران آثار القصور والإجهاد المسبق إلى نموذج إنشائي مناسب. لذا قد تختلف الترددات الطبيعية والأشكال عن وصف الحالة غير الدوارة. ولا تعني تسمية نمط انحناء خارج المستوى أن له ترددا واحدا ثابتا عند كل سرعة.
إن دليل صلابة المقطع يشرح الخواص المحلية الأساسية. ويجب الحفاظ على اتساق إحداثياتها والحالة الممثلة عند بناء نموذج نمطي مترابط.
06 / الاستجابة
لا تحدد الأنماط نتائج الاهتزاز كاملة.
تثير القوة المطبقة الأنماط تبعا لموضعها واتجاهها ومحتواها الترددي؛ ويؤثر التخميد والشروط الابتدائية في الاستجابة.
تثير القوة المطبقة الأنماط تبعا لموضعها واتجاهها ومحتواها الترددي؛ ويؤثر التخميد والشروط الابتدائية في الاستجابة. ولا يحدد التردد الطبيعي وحده سعة الرنين أو نتيجة التعب.
لا تحدد هنا أنماط فعلية أو ترددات أو هوامش تخص MARSTON. إن دليل ديناميكيات البرج يتناول حدود منظومة الدعم بصورة منفصلة، دون تحويل هذا الشرح الخاص بالريشة إلى حد تشغيلي.
تابع المراجعة مع صلابة ريش توربينات الرياح في الانحناء والالتواء.
تابع المراجعة مع دورات تعب توربينات الرياح: المدى والمتوسط والعد.
تابع المراجعة مع السرعة الحرجة والحركة المدارية لعمود مولد الرياح.
تابع المراجعة الديناميكية مع مخططات كامبل وتقاطعات رتب الدوار, الإحداثيات النمطية والاقتطاع، و التناقص اللوغاريتمي وافتراضات الاضمحلال الحر؛ واحتفظ بالافتراضات المذكورة لكل تمثيل.
معلومات عامة: OpenFAST: درجات حرية انحناء الريشة المتميزة · OpenStax: علاقة الكتلة والصلابة للمهتز المثالي · OpenFAST BeamDyn: إطار البنية الموزعة والحركة الدورانية. تشرح هذه المراجع مفاهيم القطاع؛ وهي منفصلة عن وثائق منتجات MARSTON والمشروع المنطبقة.
المفاهيم والشروط الأساسية.
اقرأ كل كمية مع مرجعها ووحداتها وشروطها المذكورة. فالعلاقة العامة لا تحدد قيمة خاصة بطراز معين.
| المفهوم / الكمية | المعنى / العلاقة | الشروط / الحدود |
|---|---|---|
| خارج المستوى/داخل المستوى | اتجاهات الانحناء في إطار محدد للريشة/الدوار | تؤثر الهندسة المحلية في التفسير. |
| شكل الالتواء | نمط الالتواء على طول الامتداد | يختلف عن إزاحة الانحناء. |
| شكل النمط | التشوه المكاني النسبي | المقياس المُطبَّع ليس سعة الاستجابة الفعلية. |
| التردد الطبيعي | خاصية اهتزازية لنموذج محدد | الكتلة والصلابة والقيود مهمة. |
| الاستجابة القسرية | الحركة تحت إثارة محددة | تحتاج أيضا إلى القوة المثيرة والتخميد. |
أسئلة هندسية.
هل يتنبأ رسم النمط بالانحراف الفعلي؟
ليس بمفرده. فقد يكون مقياسه مُطبَّعا بصورة اعتباطية.
هل تتطابق أنماط الريشة والبرج؟
لا. إنها تمثل مركبات مختلفة، مع أن النموذج المجمع قد يربط بينها.
هل يحدد اسم المادة التردد الطبيعي؟
لا. فالهندسة وتوزيع الكتلة والقيود مهمة أيضا.
هل 1.59 Hz نمط اهتزاز لريشة MARSTON؟
لا. إنه ناتج عن مثال افتراضي لكتلة ونابض.
هل يمكن للدوران تغيير الحالة النمطية؟
قد يضيف آثار قصور وإجهاد مسبق يجب أن يمثلها النموذج المعني.
هل يحدد تردد واحد نتيجة التعب أو الرنين؟
لا. تظل الإثارة والتخميد وشروط الاستجابة الأخرى ضرورية.
استفسار فني
ناقش السؤال الفني.
يجمع النمط بين شكل تشوه وتردد في ظل شروط محددة. شارك النموذج ومعلومات التشغيل أو التصميم المنطبقة لإجراء مناقشة هندسية.