[實用新型]一種翼型橫擺振蕩風洞試驗裝置

有效

• 申請號: 201820578724.8
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN207991788U
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 李國強;黃勇;武杰;沈志洪;王萬波;胡站偉;陳立;劉志濤;覃晨;唐坤;黃霞;李園;梁勇
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心低速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;G01M9/04
• 代理公司: 成都天既明專利代理事務所(特殊普通合伙) 51259
• 代理人: 李欽

本實用新型公開了一種翼型橫擺振蕩風洞試驗裝置，包括安裝底座、電機、U形支桿、翼型模型，所述翼型模型的兩個端部上分別連接有整流翼尖，所述翼型模型上設置若干個動態壓力測量孔和靜態壓力測量孔，所述翼型模型內設置有若干個壓力傳感器，所述翼型模型端的角位移傳感器與交流伺服電機端的光電編碼器構成位置反饋雙閉環伺服控制系統；本實用新型解決了目前無法直接開展翼型橫擺振蕩（動態掠效應）研究的問題，為了獲得風力機更加全面、準確的載荷值，獲得多目標優化的設計方案，需要研究橫擺振蕩對風力機翼型動態載荷特性的影響規律，這將對大直徑風力機的設計以及建造兆瓦級風力發電機組具有重要意義。

技術領域

本發明涉及風洞試驗領域，尤其是涉及一種翼型橫擺振蕩風洞試驗裝置。

背景技術

大型風力機的實際運動過程很復雜，葉片或翼型常常工作在動態失速狀態下，動態失速是一個嚴重的非線性、非定常氣動現象，目前還缺乏對非定常失速氣動特性的深刻理解，無法全面準確描述動態失速現象和規律。動態振蕩過程往往伴隨著俯仰（迎角周期性變化）和橫擺（后掠角周期性變化）同時進行，俯仰振蕩會造成風力機實際極限載荷高于設計和計算值，而橫擺運動多數時候可能會減小極限載荷。以前對許多動態問題不清楚的階段，工程上不惜以增加葉片結構重量為代價而采用偏安全的設計，所以通常忽略橫擺振蕩的影響，國內外關于翼型動態特性的研究主要集中在俯仰振蕩方面。為了提高葉片性能、降低葉片重量，氣動載荷評估應該更加精確，以減少設計裕度。

目前，有少量關于旋翼翼型帶固定后掠角下的俯仰振蕩或翼型徑向流動的研究，可認為是關于后掠角不變的靜態“掠效應(Sweep Effect)”的研究：后掠翼型的三維非定常邊界層分離相比二維流動情況下的分離呈現出明顯不同的特點。然而，風力機擺振過程是伴隨著后掠角不斷變化的動態“掠效應”，擺振和其他非定常運動耦合會導致失速更加復雜。迄今為止，公開文獻中尚無直接開展翼型橫擺振蕩的技術和研究，為了獲得風力機更加全面、準確的載荷值，獲得多目標優化的設計方案，需要研究橫擺振蕩對翼型動態載荷特性的影響規律。風洞試驗是認識翼型動態失速特性和流動機理的主要手段，鑒于此，建立翼型俯仰振蕩和橫擺振蕩動態風洞試驗手段，開展風力機翼型動態失速特性試驗研究,基于設計的電子外觸發裝置拓展了流態同步測量手段，實現了風洞來流、模型迎角和動態壓力數據的實時同步采集，可為風力機翼型動態“掠效應”的研究提供重要技術支撐，將會對提升我國大型風力機自主設計研發能力發揮至關重要的支撐作用。

發明內容

本發明的目的是為獲得風力機更加全面、準確的載荷值，獲得多目標優化的設計方案，研究橫擺振蕩對風力機翼型動態載荷特性的影響規律提供重要技術手段，建立翼型橫擺振蕩動態風洞試驗手段，可為風力機翼型的動態掠效應的研究提供技術支撐，提供一種翼型橫擺振蕩風洞試驗裝置。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種翼型橫擺振蕩風洞試驗裝置，包括一個固定在風洞外壁上的安裝底座，所述安裝底座上設置有一個電機，電機的動力輸出轉軸穿過風洞外壁進入風洞內并連接一個U形支桿，所述U形支桿的開口端朝向風洞中心且U形支桿的開口兩端連接在翼型模型上；

所述翼型模型的兩個端部上分別連接有整流翼尖，所述翼型模型上沿著對稱截面設置有一圈若干個動態壓力測量孔，在動態壓力測量孔的一側設置有一圈若干個靜態壓力測量孔，

所述翼型模型內設置有若干個壓力傳感器，所述翼型模型端的角位移傳感器與交流伺服電機端的光電編碼器構成位置反饋雙閉環伺服控制系統。

在上述技術方案中，所述輸出轉軸與U形支桿之間設置有止推軸承，所述止推軸承固定在安裝底座上，止推軸承的一端與U形支桿連接，另一端連接電機的輸出轉軸。

在上述技術方案中，所述電機的輸出轉軸不承受U形支桿的軸向拉力，而只輸出力矩。

在上述技術方案中，所述翼型模型為三段式結構，中間的模型段和兩端的整流翼尖，所述整流翼尖可以更換。