紫藤萝复叶气动特性的风洞实验研究

发布时间：2021-04-03 06:21

　　树叶的形状重构和减阻能力在太阳能帆板、机翼结构、仿生天线设计和新型发电技术等方面具有应用价值.紫藤萝羽状复叶垂直悬挂于风洞中,在风速0～25 m/s范围内进行正面和反面迎风测试.发现存在前期稳定、中间过渡和后期稳定3个阶段以及5个临界风速.在前期阶段叶轴随风速弯曲变化剧烈,出现小叶分层飞翼和分层多形状稳定.过渡阶段出现叶轴大幅低频振动和部分小叶小幅高频振动两种不稳定形式.后期出现两层或单一整体稳定,横截面形状分为锥形、楔形和U形.随着风速增大,复叶宽度减小,小叶层数逐步减少,直至出现流线形单一整体.随着雷诺数增大,复叶阻力系数先是快速下降,后又缓慢地趋于常数.复叶Vogel负指数绝对值|α|随小叶数目的增大而增大.反面迎风时|α|比正面迎风时大,但随着小叶数目增加两者趋于一致.当复叶旋涡脱落频率与叶轴固有频率接近时,叶轴出现大幅振动.理论分析得到叶轴振动的第二临界风速V₂/（E/ρ）^1/2是b/l和d/l的函数,其中E,ρ, d和l分别为叶轴弹性模量、密度、直径和长度,b为变形后的复叶宽度,并由实验数据得到了其变化图. 

【文章来源】：力学学报. 2019,51(01)北大核心EICSCD

【文章页数】：18 页

【文章目录】：
引言
1 实验材料和方法
2 结果与分析
    2.1 复叶的稳定和振动状态
    2.2 振动及姿态变化
    2.3 复叶投影宽度与雷诺数Re的统计关系
    2.4 叶轴和小叶的振动频率
    2.5 临界风速
    2.6 复叶气动阻力与Vogel指数
    2.7 叶片个数的影响
3 关于第二和第四临界风速的讨论
    3.1 叶轴振动第二临界风速的相似关系
    3.2 叶片稳定性与第四临界风速
5 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]鹅掌楸树叶在风中的变形与振动[J]. 邵传平,朱园园.  力学学报. 2017(02)
[2]基于仿生学理论的机翼结构布局设计[J]. 陈志超,詹家礼,周斌,孙鹏.  机电产品开发与创新. 2014(03)
[3]Wind induced deformation and vibration of a Platanus acerifolia leaf[J]. Chuan-Ping Shao.Ye-Jun Chen.Jian-Zhong LinChina Jiliang University,310018 Hangzhou,China.  Acta Mechanica Sinica. 2012(03)
[4]银杏叶状仿生天线的构想与设计[J]. 张昊明.  新疆师范大学学报(自然科学版). 2012(01)



本文编号：3116786