風(fēng)力機翼型大攻角下渦致振動的數(shù)值分析.pdf

1、隨著現(xiàn)代水平軸風(fēng)力機的尺寸越來越大,其葉片因流體誘發(fā)振動對風(fēng)力機產(chǎn)生的安全隱患也越來越受到大家的重視。本文通過數(shù)值模擬研究風(fēng)力機在停機狀態(tài)下,葉片二維翼型截面的氣動性能及渦致振動現(xiàn)象,旨在為大型水平軸風(fēng)力機的氣彈穩(wěn)定性分析提供計算分析依據(jù)。模擬所使用的氣動模型為基于勢流理論渦型面元法建立的雙尾流模型。論文的研究主要有以下四部分:
　　(1).對雙尾流模型參數(shù)進行測試研究,確定不同參數(shù)對模擬結(jié)果的影響規(guī)律,為模擬計算尋找合適的模型參

2、數(shù)。
　　(2).模擬預(yù)測翼型在深度失速區(qū)的氣動性能,預(yù)測的攻角范圍從60°至120°。最佳的Cl-Cd預(yù)測曲線中,Cl曲線與實驗曲線基本一致,Cd曲線與試驗曲線差別在10％左右。通過對Cl的時間序列進行FFT分析,得到翼型在90°攻角時的斯特勞哈數(shù)St=0.1。
　　(3).在翼型弦向加一個正弦規(guī)律變化的振動,通過改變振動的頻率與振幅,分析翼型表面的氣動力與振動之間的“鎖定現(xiàn)象”。計算結(jié)果表明,當(dāng)翼型振動頻率與渦脫頻率接近

3、時,翼型從流體中吸收的能量增大;與此同時,升力系數(shù)與振動位移之間相互耦合,出現(xiàn)“鎖定現(xiàn)象”。隨著振動幅度的增大,鎖定程度加深,鎖定區(qū)變寬。同時還發(fā)現(xiàn)“鎖定現(xiàn)象”與振動之間正反饋關(guān)系,分析認為這是導(dǎo)致渦致振動出現(xiàn)的主要原因之一。
　　(4).在雙尾流模型的基礎(chǔ)上耦合一個三自由度的彈性模型,研究翼型在非定常氣動力作用下的自由振動響應(yīng)。忽略結(jié)構(gòu)阻尼情況下,當(dāng)揮舞方向的自然頻率與翼型渦脫頻率相等時,揮舞振動隨時間不斷加劇,發(fā)生共振;當(dāng)自然