تیغه های لاستیکی انعطاف پذیر برای توربین های جزر و مدی

انتقال جهانی به سمت سیستم های انرژی پایدار، نیروی جزر و مدی را به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر قابل پیش بینی منحصر به فرد و قابل توجه شناسایی کرده است. با این حال، محیط دریایی بسیار ناپایدار توربین‌ها را در معرض بارهای هیدرودینامیکی شدید قرار می‌دهد و هزینه‌های سرمایه و نگهداری را تا حد زیادی افزایش می‌دهد. توربین های پیشرفته در مقیاس بزرگ در حال حاضر برای کاهش این نوسانات به سیستم های گام فعال پیچیده و گران قیمت متکی هستند. در اینجا ما یک جایگزین قابل اعتماد و غیرفعال را ارائه می دهیم: تیغه های لاستیکی منعطف که دارای تغییر شکل لبه های انتهایی هستند.

ما به طور تجربی نشان می‌دهیم که این تیغه‌های انعطاف‌پذیر بازده انرژی کل معادل را در چرخه‌های جزر و مدی شبیه‌سازی‌شده در مقایسه با تیغه‌های صلب با کنترل گام فعال به دست می‌آورند، در حالی که نوسانات بار ناشی از خستگی با فرکانس بالا را تا یک سوم کاهش می‌دهند. این تنظیم بار غیرفعال از تغییر شکل آئروالاستیک ناشی می شود که باعث صاف شدن تیغه تیغه تحت بار می شود و استحکام ساختاری را بدون پیچیدگی مکانیکی اضافه می کند.

این یافته‌ها نشان می‌دهد که تیغه‌های منعطف وتر می‌توانند دوام و عملکرد توربین‌های جزر و مدی را افزایش دهند و مسیری امیدوارکننده به سمت تولید انرژی جزر و مدی قابل اعتمادتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر ارائه دهند.

ضرورت جهانی برای انتقال به سمت سیستم های انرژی پایدار، تحقیق و توسعه در فن آوری های انرژی های تجدیدپذیر را تشدید کرده است. در این میان، انرژی جزر و مدی یک منبع قابل پیش بینی منحصر به فرد و قابل توجه است. برخلاف دیگر انرژی‌های تجدیدپذیر مانند باد و خورشید، جریان‌های جزر و مدی توسط یک چرخه نجومی کنترل می‌شوند که یک منبع انرژی ثابت و قابل پیش‌بینی را ارائه می‌دهد. مقیاس این منبع قابل توجه است. قدرت جزر و مدی در اروپا 6 50 TWh yr-1 و تنها در ایالات متحده آمریکا 220 TWh yr-1 برآورد شده است.

اهداف استقرار کوتاه مدت 1 گیگاوات تا سال 2035 در بریتانیا 3 است، با استقرار پروژه های نقشه راه بین المللی در نهایت تا سال 2050 از 300 گیگاوات در سراسر جهان فراتر می رود. این موارد پتانسیل انرژی جزر و مد را در کمک به امنیت انرژی و سبد انرژی های تجدیدپذیر برجسته می کند.

علیرغم وعده آنها، محیط سخت هیدرودینامیکی مانع مهمی برای دوام اقتصادی این منبع انرژی تجدیدپذیر است. یک چالش اصلی نوسانات بار هیدرودینامیکی است که از تغییرات زیاد در سرعت جریان، تلاطم، انحراف توربین با توجه به جریان ورودی، برش سرعت در امتداد عمق آب 2، جریان‌های نوسانی ناشی از موج 9، و برهمکنش بیداری در آرایه‌های توربین ناشی می‌شود.

این بارهای نوسانی یکی از ملاحظات اولیه طراحی هستند و با خستگی سریع، کاهش طول عمر عملیاتی و زمان توقف برنامه ریزی نشده همراه هستند. این نگرانی‌های قابلیت اطمینان منجر به طراحی‌های پره‌ها و توربین‌ها با هزینه‌های سرمایه بالا می‌شود که مستقیما هزینه سطح‌سازی شده انرژی (LCOE) را افزایش می‌دهد.

برای پرداختن به چالش بارهای دینامیکی، استراتژی های کاهشی مختلفی توسعه داده شده است. کنترل فعال معمولا سیستم هایی را برای تنظیم فعال گام 11 یا کامبر 12 تیغه ها مستقر می کند، بنابراین، برای تنظیم توان خروجی، کنترل بارهای متوسط ​​و بهبود عملکرد راه اندازی. اگرچه سیستم‌های کنترل فعال در پاکت‌های عملیاتی خاص مؤثر هستند، اما قابلیت اطمینان حسگرها و محرک‌های پیچیده در محیط سخت زیر دریا همچنان یک نگرانی است.

علاوه بر این، زمان‌های پاسخ فعال‌کننده اثربخشی را در برابر نوسانات بار سریع و با فرکانس بالا محدود می‌کند 13، 14.

برای رسیدگی به این نگرانی ها، تمرکز بیشتری بر روی توسعه مکانیسم های کنترل غیرفعال شده است. کنترل غیرفعال عمدتا به دو صورت انجام می شود: ایجاد تغییرات در گام تیغه یا اصلاح کمبر تیغه. کنترل گام غیرفعال شامل طراحی تیغه هایی است که می توانند در پاسخ به تغییر بارهای هیدرودینامیکی حول محور عرضی خود بچرخند و در نتیجه زاویه حمله آنها را تغییر دهند. این معمولا با استفاده از مکانیزم فنر پیچشی از پیش بارگذاری شده در ریشه تیغه حاصل می شود. کار نظری در مراجع. 15، 16 جزو اولین کسانی هستند که این مفهوم را معرفی کردند.

هر دو نشان دادند که لغو کامل نوسان بار بدون به خطر انداختن توان متوسط ​​امکان پذیر است. این توسط یک مطالعه عددی در ref. 17، که تأیید می کند که بیش از 80٪ نوسانات بار را می توان در شرایط جریان برشی کاهش داد، با مزایای اضافی مانند بازیابی سریع تر، که عملکرد آرایه توربین را بهبود می بخشد. مرجع 18 یک چارچوب کلی برای طراحی سیستم‌های پیتینگ غیرفعال، شناسایی مکان‌های نقطه محوری برای به حداکثر رساندن کاهش بار ارائه کرده است. اعتبار سنجی تجربی در رفر.

19 مورد توانایی سیستم های پیچینگ غیرفعال در کاهش بارهای میانگین زمان را تایید کرده اند.

سیستم‌های پیچینگ غیرفعال برای تنظیمات با فرکانس پایین، در مقیاس بزرگ و تنظیم قدرت با تنظیم زاویه کلی حمله تیغه‌ها موثر هستند. با این حال، اینرسی اضافه شده به دلیل جابجایی محور شیب مورد نیاز سیستم‌های شیب مؤثر، و همچنین اصطکاک یاتاقان، پاسخ سیستم را به اختلالات فرکانس بالا، مانند گردابه‌های آشفته یا تغییرات سریع برشی محدود می‌کند. علاوه بر این، با وجود ساده‌تر بودن از سیستم‌های کنترل فعال، تیغه‌های گام غیرفعال همچنان قطعات متحرک اضافی و نقاط شکست احتمالی را در محیط‌های خشن زیردریایی معرفی می‌کنند.

تحقیقات مشخص کرده است که برای کاربردهای توربین بادی، بیشتر خرابی‌ها از سیستم گام 20 منشأ می‌گیرند که مزیت عملیاتی قابل توجه طراحی مقاوم و غیرفعال را برجسته می‌کند.

یک فلسفه طراحی جایگزین را می توان در طبیعت یافت، جایی که موجودات زنده از ماهی گرفته تا درخت به طور منفعلانه شکل خود را از طریق انطباق مواد توزیع شده برای مدیریت نیروهای دینامیکی سیال دوباره پیکربندی می کنند. بر اساس این اصول بیولوژیکی، تیغه‌های انعطاف‌پذیر شکل‌گیری غیرفعال یک استراتژی جایگزین ارائه می‌دهند، که در آن انعطاف‌پذیری در امتداد تیغه توزیع می‌شود و به هر بخش تیغه اجازه می‌دهد تا به طور خودکار از طریق تعامل سیال-ساختار سازگار شود. بنابراین، می توان با یک تیغه با گام ثابت که نیازی به لولا و یاتاقان ندارد، زمان پاسخ سریع تری به دست آورد.

تیغه‌های شکل‌گیری غیرفعال در کاربردهای انرژی باد رایج هستند 23، 24، که در آن تیغه در پاسخ به وزش باد به شکل پر می‌پیچد. این تکنیک، که به عنوان خیاطی آئروالاستیک شناخته می شود، به طراحی ساختاری موردی نیاز دارد، که مقیاس پذیری و قابلیت اطمینان آن برای توربین های جزر و مدی بزرگ هنوز نشان داده نشده است. در واقع، برای توربین‌های با قدرت مشابه، ممان خمشی تجربه شده توسط توربین‌های جزر و مدی بیشتر از توربین‌های بادی است.

بنابراین، نیاز به یک سیستم غیرفعال مقیاس پذیر، قابل اعتماد که بتواند هم نوسانات آشفته سریع و موضعی را کاهش دهد و هم تغییرات آهسته تر و در مقیاس بزرگ در سرعت جریان ورودی در توربین های جزر و مدی در مقیاس بزرگ، برآورده نشده باقی می ماند.

این مطالعه به طور مستقیم به این چالش با پیشنهاد تیغه ای با انعطاف پذیری وتر، به جای انعطاف پذیری دهانه، مانند خیاطی آئروالاستیک، می پردازد. قسمت جلویی و ضخیم ترین قسمت تیغه که یکپارچگی ساختاری را فراهم می کند، سفت و سخت است. در عوض، لبه انتهایی از ریشه تا نوک انعطاف پذیر است.

به طور خاص، ما اولین تظاهرات آزمایشی جامع را ارائه می‌کنیم که یک تیغه انعطاف‌پذیر وتر با دقت طراحی شده می‌تواند هم کنترل توان متوسط و هم نیروی رانش را با تغییرات شبه ثابت سرعت جریان در چرخه جزر و مد (به عنوان مثال، چرخه جزر و مدی روزانه) و کاهش نوسانات جریانی با فرکانس بالا) در حالی که نوسانات جریانی با فرکانس بالا در جریان است. بازدهی مشابه تیغه های سفت و سخت معمولی مجهز به کنترل گام فعال را ممکن می کند.

برای نشان دادن این پتانسیل، ما به طور تجربی عملکرد این تیغه‌های انعطاف‌پذیر وتر را در برابر یک خط پایه سفت و سخت در مرکز تحقیقات انرژی اقیانوسی FloWave در دانشگاه ادینبورگ ارزیابی کردیم. توربین در محدوده ای از سرعت های اسمی جریان ورودی u ∞ = 0.5-1.0 m s-1 و نسبت های سرعت نوک (λ) از 3 تا 9 با پره های انعطاف پذیر برای عملکرد بهینه در u ∞ ≈ 0.85 - 1 آزمایش شد.

تجزیه و تحلیل ما ابتدا به کاهش بار فرکانس پایین در یک چرخه جزر و مدی قبل از بررسی نوسانات بار فرکانس بالا و مکانیسم های فیزیکی زیربنایی تغییر شکل تیغه می پردازد. به طور کلی، ما یک مسیر جدید برای افزایش قابلیت اطمینان و بقای توربین، کاهش هزینه‌های سرمایه مرتبط با سیستم گام فعال، و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری با حذف لولاها، یاتاقان‌ها و محرک‌ها، و در نهایت کاهش LCOE را نشان دادیم.

طراحی ساختاری یک توربین جزر و مدی عمدتا توسط بارهای فرکانس پایین تعیین می شود که در این زمینه به بارهای هیدرودینامیکی شبه پایداری اشاره دارد که با تغییر سرعت متوسط ​​جریان ورودی در یک چرخه جزر و مدی تغییر می کنند. برای بررسی پتانسیل کنترل بار در این رژیم، عملکرد میانگین زمانی تیغه‌های انعطاف‌پذیر با یک خط پایه صلب مقایسه شد. شکل 1 ضرایب توان متوسط ​​زمان (C P)، رانش (CT) و لنگر خمشی ریشه (CM) را به عنوان تابعی از نسبت سرعت نوک λ، در تمام سرعت های ورودی آزمایش شده نشان می دهد.

نتایج نشان می‌دهد که معرفی انعطاف‌پذیری پره، عملکرد اولیه جذب انرژی توربین را به خطر نمی‌اندازد. همانطور که در شکل 1a نشان داده شده است، در سرعت نامی (u R = 0.878 m s-1) و بالاتر، ضریب قدرت تیغه انعطاف پذیر با تیغه صلب مطابقت دارد و به اوج قابل مقایسه C P تقریبا 0.37 می رسد. قابل ذکر است، مقدار محدود حداکثر CP در هر دو تیغه صلب و انعطاف پذیر در مقایسه با توربین های پیشرفته در مقیاس کامل به دلیل عدد رینولدز کم است که در آن توربین های مقیاس مدل مورد آزمایش قرار گرفتند (روش ها).

مزیت اصلی طراحی تیغه انعطاف پذیر توانایی آن در تنظیم غیرفعال بارهای اوج است. در سرعت نامی، ضریب رانش تیغه انعطاف پذیر با تیغه صلب در نزدیکی نسبت بهینه سرعت نوک تولید توان (λ ≈ 5.5-6) ​​قابل مقایسه است، همانطور که در شکل 1b نشان داده شده است. با این حال، عملکرد تیغه های انعطاف پذیر برای مقادیر λ فراتر از این محدوده بهینه از تیغه های صلب متفاوت است. این ناحیه با λ بالا معمولا توسط استراتژی کنترل توربین بررسی می شود تا زمانی که سرعت جریان ورودی از سرعت نامی تجاوز می کند، توان را محدود کند.

تحت این شرایط، رانش تیغه انعطاف پذیر به طور غیرفعال کاهش می یابد، در حالی که نیروی سفت و سخت افزایش می یابد. این یک مکانیسم کاهش بار را نشان می‌دهد که می‌تواند از ساختار توربین در شرایط سخت‌گیرانه با جریان بالا محافظت کند و در بخش بعدی به تفصیل مورد بحث قرار خواهد گرفت، که در آن ما قدرت را شبیه‌سازی می‌کنیم و تجربیات یک توربین جزر و مدی را در یک سیکل جزر و مدی شبیه‌سازی می‌کنیم. با این حال، در شرایط خارج از طراحی، تیغه انعطاف پذیر مقادیر CT و CM بالاتری نسبت به سرعت طراحی خود نشان می دهد.

در حالی که این منجر به ضرایب رانش بالاتر در سرعت‌های پایین‌تر می‌شود، نیروهای مطلق، که با سرعت مربع مقیاس می‌شوند (\(F\propto {u}_{\infty}^{2}\))، در دوره‌های جریان پایین‌تر بسیار کوچک‌تر هستند و برای طراحی ساختاری توربین به اندازه بارهای اوج سرعت تجربه شده در سرعت یا بالاتر از آن مهم نیستند. بنابراین، توانایی فناوری تیغه‌های انعطاف‌پذیر برای مطابقت با عملکرد نیرو در حالی که به طور همزمان مکانیزم غیرفعال را برای کاهش مهم‌ترین بارهای ساختاری ارائه می‌دهد، نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی برای طراحی توربین‌های جزر و مدی بادوام‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر است.

a-c، ضرایب میانگین زمانی توان (a)، رانش (b) و گشتاور خمشی ریشه (c) به عنوان تابعی از نسبت سرعت نوک برای تیغه‌های صلب و انعطاف‌پذیر در سرعت‌های جریان مختلف.

برای تعیین کمیت مزایای عملی کاهش بار غیرفعال تیغه انعطاف‌پذیر وتر در جریان ورودی واقعی، عملکرد را در یک چرخه جزر و مدی شبیه‌سازی کرده و آن را با یک توربین تیغه صلب با همان استراتژی کنترل و یک مدرن، کنترل‌شده فعال با پیچ و تاب برای مدل‌سازی اضافی توربین مقایسه می‌کنیم. توربین کنترل گام و سرعت). سرعت ورودی سینوسی نشان‌دهنده جریانی است که توسط یک توربین جزر و مدی در طول یک چرخه جزر و مدی مشاهده می‌شود که در شکل 2a نشان داده شده است.

a – d، تاریخچه زمانی در طول یک دوره جزر و مدی شبیه سازی شده سرعت جریان آزاد (a)، توان شبه پایدار (b)، نسبت نوک به سرعت (c) و رانش شبه پایدار (d). داده‌ها برای یک توربین پره صلب تنها با یک کنترل‌کننده سرعت فعال، یک کنترل‌کننده پیشرفته سرعت و سرعت فعال، و پره‌های لاستیکی با یک کنترل‌کننده سرعت فعال ارائه شده‌اند. همه داده ها بر ارزش رتبه بندی مربوطه تقسیم می شوند.

سرعت برش توربین در u ∞ / u R = 0.2 انتخاب می شود. توربین در زمانی که سرعت کمتر از سرعت نامی باشد در λ = 5.5 کار می کند. در سرعت نامی، همه پیکربندی‌های توربین با نسبت نوک به سرعت یکسان (λR) کار می‌کنند و قدرت شبه ثابت (PR) و رانش (TR) یکسانی را ارائه می‌کنند. در سرعت های بالاتر از نامی، λ به گونه ای است که P / P R = 1. حداکثر سرعت در u ∞ / u R = 1.2 تنظیم می شود، که نماینده شرایط عملیاتی معمولی توربین جزر و مدی است.

شبیه‌سازی ابتدا تأیید می‌کند که طراحی غیرفعال تیغه انعطاف‌پذیر عملکرد اصلی آن یعنی جذب انرژی را به خطر نمی‌اندازد. پروفیل های توان نرمال شده نشان داده شده در شکل 2b برای تیغه لاستیکی با کنترل سرعت و پیشرفته ترین توربین کنترل گام فعال همزمان است، جایی که سرعت توربین در شکل 2c نشان داده شده است. از آنجایی که کل انرژی برداشت شده متناسب با انتگرال منحنی های توان در چرخه جزر و مد است، همپوشانی منحنی ها تفاوت ناچیزی را در بازده انرژی کلی تایید می کند.

این نشان می‌دهد که مزایای کاهش بار تیغه‌های انعطاف‌پذیر را می‌توان بدون جریمه برای جذب انرژی در یک محیط واقعی به دست آورد.

مزیت طراحی پره های انعطاف پذیر با تفاوت در رانش شبه ثابت (شکل 2d) بین پیکربندی های توربین آشکار می شود. پیشرفته ترین سیستم گام فعال بارهای ساختاری را با پر کردن پره ها به جریان در حالی که سرعت چرخش نامی را حفظ می کند، محدود می کند. برای یک تیغه صلب، تنها با استفاده از یک استراتژی کنترل بیش از حد سرعت، هندسه ثابت نمی تواند با جریان افزایشی سازگار شود. صرفا افزایش نسبت نوک به سرعت منجر به رانش فزاینده ای می شود که تقریبا 1.65 برابر مقدار نامی به اوج خود می رسد (شکل 2c).

در مقابل، با یک استراتژی کنترل سرعت قابل مقایسه، سیستم غیرفعال تیغه منعطف به همان قدرت شبه ثابت و نیروی رانش شبه ثابت مشابه کنترل فعال دست می یابد.

همچنین مهم است که توجه داشته باشید که تیغه های انعطاف پذیر ضریب رانش کمی بالاتر در سرعت های پایین تر و خارج از طراحی (شکل 1b) نسبت به تیغه صلب پایه نشان می دهند. با این حال، نیروی رانش مطلق، که با سرعت مربع مقیاس می شود، در این دوره ها از مقادیر اوج در چرخه جزر و مدی کوچکتر است.

از آنجایی که حداکثر بارگذاری الزامات طراحی ساختاری اولیه یک توربین را دیکته می کند، رانش تقریبا یکسان پره انعطاف پذیر غیرفعال با سیستم پیچیده و پیشرفته گام فعال، نتایج قابل مقایسه ای را برای طول عمر توربین و هزینه های تعمیر و نگهداری نشان می دهد که نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی به سمت سیستم های انرژی با دوام تر و مقرون به صرفه تر است. به طور کلی، این نتایج نشان می‌دهد که پره‌های انعطاف‌پذیر به‌صورت وتر می‌توانند یک جایگزین قانع‌کننده و قوی برای سیستم توربین کنترل فعال گام و سرعت ارائه دهند.

یک سیستم غیرفعال موثر همچنین باید نوسانات بار با فرکانس بالا را که عامل اصلی آسیب خستگی هستند، بررسی کند. در این زمینه، فرکانس بالا به اجزای بار ناپایدار اطلاق می‌شود که در فرکانس‌های مرتبه دوره چرخش رخ می‌دهند، مانند مواردی که توسط اغتشاش، برش سرعت یا اندرکنش برشی و غیره ایجاد می‌شوند. شکل 3 اثربخشی تیغه های انعطاف پذیر را با ارائه انحراف استاندارد نوسانات بار نسبت به تیغه های صلب مرجع در سرعت نامی نشان می دهد.

برای انعکاس شرایط واقعی در یک چرخه جزر و مدی، داده‌های u ∞ / u R ≤ 1 با نسبت بهینه سرعت نوک (λ = 5.5) برای استخراج حداکثر توان ارائه می‌شوند، در حالی که داده‌های شرایط بالاتر از سرعت نامی (u ∞ / u R = 1.06) در حداکثر سرعت نوک - 8 بالاتر ارائه می‌شوند. شکل 3 کاهش قابل توجهی از بارهای ناپایدار برای هر سه جزء را در زمانی که توربین تحت سخت ترین شرایط خود کار می کند نشان می دهد.

در سرعت نامی (u ∞ / u R = 1.0)، که در آن توربین در λ بهینه خود برای استخراج حداکثر توان کار می‌کند، پره‌های انعطاف‌پذیر کاهش نوسانات موثر را در توان، رانش و گشتاور خمشی ریشه (به ترتیب تقریبی 18، 23 و 28 درصد کاهش می‌دهند). علاوه بر این، حتی زمانی که سرعت ورودی فراتر از سرعت نامی افزایش می‌یابد (u ∞ / u R = 1.06)، کاهش نوسان بار قابل توجه باقی می‌ماند.

این توانایی میرایی قوی و قوی تیغه‌های انعطاف‌پذیر را در طول هر دو فاز حداکثر توان و درپوش قدرت عملکرد، زمانی که بزرگی مطلق نیروهای نوسان بیشترین است را نشان می‌دهد. در کمترین سرعت ها (به عنوان مثال، u ∞ / u R = 0.51)، که در آن تیغه در حالت توقف کار می کند، نوسانات نسبت به تیغه صلب افزایش می یابد. با این حال، قدر مطلق آنها کوچک است، و تنها به حدود 15-35٪ از سطح نوسان تیغه صلب در سرعت نامی آن می رسد.

تجزیه و تحلیل دقیق تر، ارائه شده در یادداشت تکمیلی 3، تأیید می کند که این کاهش در طیف وسیعی از نسبت های سرعت نوک تحت این شرایط جریان بالا قوی است.

a-c، انحراف استاندارد توان (a)، رانش (b) و گشتاور خمشی ریشه (c) تیغه‌های انعطاف‌پذیر و صلب، برای نسبت بهینه نوک به سرعت (λ = 5.5). تمام مقادیر بر روی تیغه صلب با سرعت نامی تقسیم می شوند.

برای نشان دادن فیزیک مکانیسم تنظیم بار غیرفعال که قبلا نشان داده شد، تغییر شکل تیغه انعطاف پذیر در قسمت نوک تجسم می شود. شکل 4 اندازه گیری همبستگی تصویر دیجیتال با میانگین فاز (DIC) نوک تیغه انعطاف پذیر یکسان را در یک زاویه ثابت ثابت نشان می دهد که در آن تیغه افقی با سرعت رو به پایین است.

کاربرد موفقیت‌آمیز این تکنیک با استفاده از دوربین‌های کاملا غوطه‌ور، نشان‌دهنده یک دستاورد تجربی قابل‌توجه است، زیرا بیشتر مطالعات DIC زیر آب تا به امروز به جای غوطه‌ور کردن دوربین در سیال، از طریق پنجره‌های مشاهده انجام شده‌اند. به این ترتیب، از اعوجاج‌های پیچیده نوری و عدم تطابق ضریب شکست مرتبط با پورت‌های مشاهده جلوگیری می‌شود و در نتیجه اندازه‌گیری دقیق‌تری به دست می‌آید. در این مطالعه، سیستم DIC تغییر شکل سمت مکش تیغه را اندازه گیری کرد.

سپس نمایه تیغه کامل با افزودن توزیع ضخامت شناخته شده تیغه تغییر شکل نیافته به خط وتر تغییر شکل یافته اندازه گیری شده بازسازی شد.

پروفیل‌های میانگین فاز یک نوک تیغه با DIC اندازه‌گیری می‌شوند که دهانه تیغه افقی باشد و سرعت مماسی به سمت پایین باشد. مختصات x، y با طول وتر در نوک تیغه با مبدا در وتر یک چهارم نرمال می شوند.

اندازه‌گیری‌ها مکانیسم مفهوم شکل‌گیری غیرفعال را نشان می‌دهند. تیغه منعطف تغییر شکل نیافته با یک خمیدگی اولیه قابل توجه، به طور قابل توجهی بالاتر از مشخصات تیغه سفت و سخت معمولی طراحی شده است. کامبر بالا که هم در شکل اولیه تیغه و هم در شکل تغییر شکل بعدی قبل از رسیدن به نقطه عملیاتی طراحی شده وجود دارد، دلیل اصلی نیروی رانش بالاتر تولید شده توسط تیغه انعطاف پذیر است که در حالت خارج از طراحی عمل می کند.

تحت بارگذاری هیدرودینامیکی، لبه عقب منعطف به سمت بالا منحرف می شود و باعث می شود که کل پروفیل به شکلی با خم کمتر صاف شود. این پرهای غیرفعال با سرعت‌های ورودی بالاتر مشخص‌تر می‌شود، که مکانیزمی است که ضریب رانش را در نسبت‌ها و سرعت‌های بالای نوک سرعت کاهش می‌دهد.

اندازه‌گیری‌های DIC تیغه‌های مختلف (شکل‌های 1 و 2 داده‌های توسعه‌یافته) نشان می‌دهد که تیغه‌هایی با سفتی خمشی پایین‌تر، کاهش خمشی بیشتری را تجربه می‌کنند و ریزش بار قوی‌تری را نشان می‌دهند. به طور خاص، برای تیغه هایی با هندسه قالب یکسان، تیغه خیلی سفت منجر به گام بسیار کم و خمیدگی بسیار زیاد و در نتیجه رانش متوسط ​​و ناپایدار می شود. برعکس، یک تیغه خیلی نرم باعث می شود که تیغه بیش از حد شیب دار باشد و قدرت جذب کم شود.