風(fēng)力機(jī)翼型大攻角下渦致振動(dòng)的數(shù)值分析.pdf

1、隨著現(xiàn)代水平軸風(fēng)力機(jī)的尺寸越來越大,其葉片因流體誘發(fā)振動(dòng)對風(fēng)力機(jī)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(jī)在停機(jī)狀態(tài)下,葉片二維翼型截面的氣動(dòng)性能及渦致振動(dòng)現(xiàn)象,旨在為大型水平軸風(fēng)力機(jī)的氣彈穩(wěn)定性分析提供計(jì)算分析依據(jù)。模擬所使用的氣動(dòng)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(jìn)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(jì)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(dòng)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(shí)驗(yàn)曲線基本一致,Cd曲線與試驗(yàn)曲線差別在10％左右。通過對Cl的時(shí)間序列進(jìn)行FFT分析,得到翼型在90°攻角時(shí)的斯特勞哈數(shù)St=0.1。
　　(3).在翼型弦向加一個(gè)正弦規(guī)律變化的振動(dòng),通過改變振動(dòng)的頻率與振幅,分析翼型表面的氣動(dòng)力與振動(dòng)之間的“鎖定現(xiàn)象”。計(jì)算結(jié)果表明,當(dāng)翼型振動(dòng)頻率與渦脫頻率接近

3、時(shí),翼型從流體中吸收的能量增大;與此同時(shí),升力系數(shù)與振動(dòng)位移之間相互耦合,出現(xiàn)“鎖定現(xiàn)象”。隨著振動(dòng)幅度的增大,鎖定程度加深,鎖定區(qū)變寬。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)“鎖定現(xiàn)象”與振動(dòng)之間正反饋關(guān)系,分析認(rèn)為這是導(dǎo)致渦致振動(dòng)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(gè)三自由度的彈性模型,研究翼型在非定常氣動(dòng)力作用下的自由振動(dòng)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(shí),揮舞振動(dòng)隨時(shí)間不斷加劇,發(fā)生共振;當(dāng)自然