The design of wind turbines requires rapid and accurate evaluation of aerodynamic loads. High-fidelity methods based on Computational Fluid Dynamics (CFD) are considered as most promising but remain expensive for predictions of aerodynamics. It is still imperative to use low or medium-fidelity methods that depend strongly on the knowledge of 360° polars. Polars can be accurately predicted by wind tunnel measurements or CFD techniques in the range of small values of AoAs up to a couple of degrees beyond the critical angle of stall; this AoA range is denoted by Dms. For higher values of AoAs, in the deep stall regime Dds, 3D effects play an important role and the determination of accurate polars is still challenging. This paper presents a semi-empirical model of force coefficients for both ranges Dms and Dds, with an appropriate transition between the two. For the range Dds, the modeling is based on assuming a nearly flat plate behavior and some symmetry properties for the force coefficients with respect to the angle of attack. The parameters of the model equations are determined from the analysis of selected experiments on airfoils associated with the characteristics of the airfoil geometry. For the range Dms, a modified formulation of the dynamic stall model of Beddoes–Leishman has been proposed. The model has been tested successfully on two airfoils, NACA 643-618 and DU97-W-300. The new approach of elaborating the polars for the whole range of AoAs provides a foundation for the application of a dynamic stall model.

中文翻译：

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整个 360° 攻角范围内的翼型气动特性分析模型

风力涡轮机的设计需要快速准确地评估空气动力载荷。基于计算流体动力学 (CFD) 的高保真方法被认为是最有前途的，但对于空气动力学的预测来说仍然很昂贵。使用强烈依赖于 360° 极坐标知识的低或中保真度方法仍然势在必行。可以通过风洞测量或 CFD 技术在 AoA 的小值范围内准确预测极点，最高可达失速临界角外几度；这个 AoA 范围用 Dms 表示。对于更高的 AoA 值，在深度失速状态 Dds 中，3D 效果起着重要作用，准确极坐标的确定仍然具有挑战性。本文提出了 Dms 和 Dds 两个范围的力系数的半经验模型，在两者之间进行适当的过渡。对于距离 Dds，建模基于假设接近平板的行为和与攻角相关的力系数的一些对称特性。模型方程的参数是根据对与翼型几何特征相关的翼型所选实验的分析来确定的。对于范围 Dms，已经提出了 Beddoes-Leishman 动态失速模型的修改公式。该模型已在两种翼型上成功测试，NACA 643-618 和 DU97-W-300。详细说明整个 AoA 范围的极坐标的新方法为动态失速模型的应用提供了基础。该建模基于假设近似平板的行为和与攻角相关的力系数的一些对称特性。模型方程的参数是根据对与翼型几何特征相关的翼型所选实验的分析来确定的。对于范围 Dms，已经提出了 Beddoes-Leishman 动态失速模型的修改公式。该模型已在两种翼型上成功测试，NACA 643-618 和 DU97-W-300。详细说明整个 AoA 范围的极坐标的新方法为动态失速模型的应用提供了基础。该建模基于假设近似平板的行为和与攻角相关的力系数的一些对称特性。模型方程的参数是根据对与翼型几何特征相关的翼型所选实验的分析来确定的。对于范围 Dms，已经提出了 Beddoes-Leishman 动态失速模型的修改公式。该模型已在两种翼型上成功测试，NACA 643-618 和 DU97-W-300。详细说明整个 AoA 范围的极坐标的新方法为动态失速模型的应用提供了基础。模型方程的参数是根据对与翼型几何特征相关的翼型所选实验的分析来确定的。对于范围 Dms，已经提出了 Beddoes-Leishman 动态失速模型的修改公式。该模型已在两种翼型上成功测试，NACA 643-618 和 DU97-W-300。详细说明整个 AoA 范围的极坐标的新方法为动态失速模型的应用提供了基础。模型方程的参数是根据对与翼型几何特征相关的翼型所选实验的分析来确定的。对于范围 Dms，已经提出了 Beddoes-Leishman 动态失速模型的修改公式。该模型已在两种翼型上成功测试，NACA 643-618 和 DU97-W-300。详细说明整个 AoA 范围的极坐标的新方法为动态失速模型的应用提供了基础。