风力机叶片气动弹性实验研究.pdf

1
。。
第卷第期气动实验与测里控制
,
工年弓。
风力机叶片气动弹性实验研究
卞于中周玉李学士
哈尔滨空气动力研究所
崔尔杰虞心田
北京空气动力研究所
摘要风力机叶片在风洞中作气动弹性实验的模拟方法、简化原理、模型设计原理
和数据处理等有关问题及其弯曲摆振颤振模型的地面实验和风洞吹风实验结果, 文中都进
行了讨论, 根据模型实验的频谱和时域图, 分析模型可能发生颤振的速度, 用“频率重合理
论”确定了模型的领振点以及发生颤振时的颤振速度和颤振频率。
关键词风力机气动弹性模拟方法颇振风洞实验
箭吉‘二刁
,
风力机叶片是弹性体, 在凤载的作用下, 凤力机叶片结构匕的空气动力、弹性力、
惯性力祸合将会引起与某些振型共振的自激振动, 即颤振。这种振动是发散的, 严重时会
导致风力机结构的破坏, 这是风力机在运转过程中常常造成严重事故的气动弹性现象,
因此颤振问题引起了人们普遍的重视。为了解决这一问题, 在理论上进行了大量研
究‘一」。为了验证理论, 也开展了实验研究, 实验研究的难度比较大。实验分真实模型实
验和缩比模型实验, 前者是用实物进行实地测量, 这种方法造价太高。缩比模型实验可
根据需要对风力机的整体或某一部分进行缩比, 然后在风洞中用缩比模型作模化实验,
一
以求得风力机在不同风载的各种动态特性和稳定性特性。文献比一〕给出了有关风力
机的一些实验研究, 包括气动弹性研究。国内风力机叶片的气动弹性研究刚刚开始, 本
文给出风力机叶片作气动弹性实验的一些情况和得到的一些实验结果, 为风力机叶片
气动弹性分析提供实验数据,
实验设备和模型
实验设备实验在哈尔滨空气动力研究所一低速开口回流风洞中进行, 凤洞
试验段截面直径为米, 实验段长米, 风速可达米秒。实验中只测模型弹簧片
年月日收稿, 年月日修回。
1
2
的应变, 所用仪器有五通道集流环、应变仪、示波器、磁带机和变换仪等。
模型风力机模型及在风洞的安装
见图。模型由叶片、弹簧片、轮毅、刹车、装
置、支架等组成。为了改变叶片的安装角,
设计了“、。、“三个角度片。风力机叶
片作风洞颤振实验其成功与否, 关键在于
颤振模型设计是否得当, 因此选择模型的
特征参数进行适当的缩尺是很重要的。根
据风洞允许的模型最大展长为倍风洞
直径以及阻塞度和洞壁干扰的要求, 确定
风力机模型的展长为米。模型必须模拟实
物的刚度、质量分布、弯曲、扭转刚度等,
具体模拟准则参见文献〔〕。模型加工完
、、、、
毕后还需作振动实验, 确定其固有频率。由
于缩比模型不可能完全模拟风力机结构,
去去去,
, 设计时要进行一些简化首先模型在满足
冈度模拟条件下重量最轻, 其次要尽可能
满足质量分布要求, 为此本文用交叉弹簧
口口口
,
口口尸尸片来满足弯曲和摆振变形模拟的要求重
〔〔习一一
量用有机玻璃翼型模拟。模型设计遵循下
述原则模型长度选取根据风洞尺寸和阻
塞度要求, 速度比根据风力机的颤振速
度、对应的大气密度及风洞使用风速范围
弯弯弯宽宽确定, 质量密度与刚度比的相互修正, 通
。。。。。。