构树叶气动特性研究

来源 :中国计量大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:akiro
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本文通过风洞实验研究垂直于来流方向悬挂的单片构树叶在025m/s的风速段的风振历程。实验中将构树叶按照分裂情况分为心形、对称分裂、单侧分裂3类,迎风面分为正面、反面。实验手段主要包括六分量天平测力、高速相机摄像以及悬臂梁集中载荷法测叶柄弹性模量。数据分析方法主要是统计学法。通过对新鲜构树叶的大量风振实验,分析得到:随着风速的增大,构树叶会发生多次形态重构,同时存在特定的风速下振动。重构形态可分为飞翼形、锥形、薄三角翼形,相应卷缩方式主要有U形、ω形和σ形,也存在S形等其他形式。重构会极大减小构树叶的迎风面尺寸,特别是宽度,最大实验风速时平均相对宽度为0.21。构树叶的振动主要是叶柄振动引起的叶片主体振动,同时存在叶梢和叶边缘的局部振动,主体振动频率为几到几十赫兹。树叶形状会影响重构形态。与正面迎风相比,反面迎风具有较好的气动性能。随风速增大,构树叶的叶片角和偏航角趋近于0°。阻力与风速的关系受树叶风振状态影响,形态重构减阻表现优异,但振动会使阻力系数增大。随风速增大,阻力系数趋近于0.05。构树叶柄的平均弹性模量为154MPa,叶片的平均抗弯刚度(宽度方向)为7.46×10-7N˙m2。树叶振动的临界风速与叶柄弹性模量、叶柄长度、叶片实时宽度的函数。
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