風車翼の空力的失速と流れの剥離

失速した翼断面では、揚力がその直前のピークより小さくなり、抗力が大きくなることがありますが、それでも空力的な力は作用しています。力の履歴は翼型と条件に依存します。「有用な揚力を生み出さなくなった」という表現を、あらゆる箇所で力がゼロになると読んではいけません。

ローターでは、力の方向と大きさの変化によって、法線方向と接線方向の成分が変わります。翼断面の失速の説明だけでは、ローター全体がどの程度の速さで減速するか、また、どのような電気出力になるかは確定できません。

流れや迎角が十分に速く変化すると、翼断面の応答は、それ以前の状態に依存することがあります。剥離と再付着が、必ずしも同じ経路をたどるとは限りません。係数と迎角の関係に現れるループは、この履歴依存性を表します。

OpenFASTの非定常空力に関する文書では、動的失速を定常状態の翼断面データとは分けて扱っています。そのため、定義した運動履歴で迎角が増加する区間と減少する区間では、同じ瞬間迎角でも力が異なることがあります。

設計によって失速の特性を利用する場合も回避する場合もありますが、その方針には個別に定めた実装が必要です。固定ピッチ、可変ピッチ、電動ヨー機構のいずれか一つの特徴だけでは、失速に基づく特定の出力制限方式は確定しません。

このページは、MARSTONの失速角、翼型、力の減少量、制御アルゴリズムを定めません。ここでは、 係数データ に、条件と、必要に応じて時間依存の記述が必要となる理由を説明します。

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一般的な背景情報： NASA Glenn：剥離と傾斜の影響 · OpenFAST：非定常剥離、動的失速、ヒステリシス。これらの参考資料は業界の考え方を説明するものであり、適用するMARSTONの製品資料やプロジェクト資料とは別のものです。