[發(fā)明專利]一種用于直流吸氣式風(fēng)洞翼型氣動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)的測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011353726.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN112729748A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊華;宗旺旺;楊俊偉;付士鳳;朱衛(wèi)軍;李廼璐;陳東陽(yáng);孫振業(yè)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M9/02
• 分類號(hào): G01M9/02;G01M9/04;G01M9/06
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 董旭東;陳棟智

本發(fā)明公開了一種用于直流吸氣式風(fēng)洞翼型氣動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)的測(cè)量方法，包括1）安裝支撐架，在支撐架上固定支撐平板；2）安裝六分量天平、伺服電機(jī)；3）風(fēng)洞試驗(yàn)段放置翼型段，安裝攻角轉(zhuǎn)盤；4）設(shè)備安全性檢查；5）啟動(dòng)風(fēng)洞，調(diào)節(jié)控制柜頻率獲得設(shè)定風(fēng)速；6)采集不同風(fēng)速和攻角下翼型段的靜態(tài)壓力數(shù)據(jù)；7)設(shè)定壓力傳感器的采樣頻率及采樣時(shí)間；8)采集翼型段的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)壓力數(shù)據(jù)；9)完成翼型在不同工況下的壓力數(shù)據(jù)的采集；10)設(shè)定熱線風(fēng)速儀的采樣頻率及采樣時(shí)間；11)采集翼型段尾跡的瞬時(shí)脈動(dòng)速度數(shù)據(jù)；12)數(shù)據(jù)處理；本發(fā)明可以精確采集各種風(fēng)速下翼型段靜態(tài)和動(dòng)態(tài)俯仰運(yùn)動(dòng)情況下翼型表面瞬時(shí)壓力情況，且能夠精確獲得瞬時(shí)尾流流場(chǎng)變化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)洞試驗(yàn)及翼型氣動(dòng)特性測(cè)試方法，特別涉及一種用于直流吸氣式風(fēng)洞翼型氣動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)的測(cè)量方法。

背景技術(shù)

能源是社會(huì)發(fā)展前進(jìn)的動(dòng)力，穩(wěn)定、可靠、清潔的能源更是人類文明和社會(huì)進(jìn)步的保障。化石能源的日益枯竭和其負(fù)面影響，使得可再生能源的開發(fā)與利用迫在眉睫，其中風(fēng)能作為可持續(xù)的、儲(chǔ)量巨大的綠色能源，是可再生能源的主要形式之一。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是最有效的風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，而翼型作為風(fēng)力機(jī)葉片的組成部分，其氣動(dòng)特性影響整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率。對(duì)翼型氣動(dòng)特性的研究分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性兩部分，而風(fēng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中葉片多處于動(dòng)態(tài)變化中，動(dòng)態(tài)失速現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，因此對(duì)翼型動(dòng)態(tài)失速特性的研究意義重大。翼型動(dòng)態(tài)失速是指發(fā)生在機(jī)翼或槳葉等升力部件上，迎角隨時(shí)間周期性變化或急劇動(dòng)態(tài)變化時(shí)，由于翼面上方大范圍氣流分離引起的一種強(qiáng)烈的非定常、非線性的失速延遲流動(dòng)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象普遍存在于偏航運(yùn)動(dòng)的風(fēng)力機(jī)葉片上，動(dòng)態(tài)失速會(huì)使其氣動(dòng)效率驟降、高速運(yùn)行范圍急劇減小，甚至可能產(chǎn)生共振不穩(wěn)定性現(xiàn)象，為整個(gè)風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)帶來(lái)威脅，因此對(duì)動(dòng)態(tài)失速控制的研究具有重要的工程意義。由于實(shí)驗(yàn)成本較高，平臺(tái)難以搭建或操作繁瑣，目前對(duì)翼型氣動(dòng)特性的研究大都以數(shù)值模擬為主，少有在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中研究不同工況下翼型動(dòng)態(tài)特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種用于直流吸氣式風(fēng)洞翼型氣動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)的測(cè)量方法，可以精確采集各種風(fēng)速下翼型段靜態(tài)和動(dòng)態(tài)俯仰運(yùn)動(dòng)情況下翼型表面瞬時(shí)壓力情況，且能夠精確獲得瞬時(shí)尾流流場(chǎng)變化。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種用于直流吸氣式風(fēng)洞翼型氣動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)的測(cè)量方法，包括以下步驟：

步驟1)在風(fēng)洞底部用鋁合金方管安裝支撐架，在支撐架上固定支撐平板，支撐平板設(shè)計(jì)時(shí)留有與六分量天平連接固定的螺紋孔；

步驟2)將六分量天平與支撐平板上預(yù)留的螺紋孔連接，伺服電機(jī)通過(guò)兩個(gè)工字架與六分量天平連接，工字架的底部與六分量天平上的螺紋孔相連，頂部與伺服電機(jī)通過(guò)預(yù)留孔用螺栓連接；

步驟3)風(fēng)洞試驗(yàn)段放置翼型段，翼型段轉(zhuǎn)軸通過(guò)聯(lián)軸器與伺服電機(jī)連接，翼型段轉(zhuǎn)軸上還安裝攻角轉(zhuǎn)盤，攻角轉(zhuǎn)盤側(cè)面上布置有多個(gè)測(cè)壓孔，由毛細(xì)鋼管和塑膠軟管延伸連接至壓力掃描閥，且翼型段轉(zhuǎn)軸上安裝有中空軸旋轉(zhuǎn)角度電位器，翼型段中截面附近布置多排測(cè)壓孔，由毛細(xì)鋼管及塑膠軟管連接至壓力掃描閥，翼型段轉(zhuǎn)軸上端通過(guò)軸承固定在風(fēng)洞試驗(yàn)段上表面；安裝布置三維可移動(dòng)支架和熱線風(fēng)速儀，將熱線探頭布置在翼型尾緣正后方位置；

步驟4)設(shè)備安全性檢查包括：底部支撐架螺栓是否擰死固定；支撐平板與支撐架固定螺栓有無(wú)松動(dòng)；六分量天平與支撐平板螺絲是否擰死；工字架與六分量天平和伺服電機(jī)的連接螺栓是否松動(dòng)；聯(lián)軸器與伺服電機(jī)軸和翼型段轉(zhuǎn)軸是否固定；檢查伺服電機(jī)與伺服電機(jī)控制器電路是否正確連接并且正常運(yùn)行；檢查測(cè)壓孔是否都正確連接至壓力掃描閥，確保每條管道都保持通暢無(wú)堵塞情況；確保風(fēng)洞內(nèi)部清潔；

步驟5)調(diào)節(jié)伺服電機(jī)控制器參數(shù)，控制伺服電機(jī)確定翼型段攻角，啟動(dòng)風(fēng)洞，調(diào)節(jié)控制柜頻率獲得設(shè)定風(fēng)速；

步驟6)設(shè)定壓力傳感器的采樣頻率及采樣時(shí)間，重復(fù)步驟(5)，依次采集不同風(fēng)速和攻角下翼型段的靜態(tài)壓力數(shù)據(jù)；