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鹅掌楸树叶气动特性研究

【摘要】:本文主要通过实验的方法对鹅掌楸树叶以及人工鹅掌楸树叶进行气动特性研究。找到影响鹅掌楸树叶临界风速的主要因素;以及随着风载荷的增加,树叶阻力系数的变化,振型改变对阻力系数的影响;研究树叶振动频率以及显示树叶尾部纵向和横截面的流场分布情况。实验方法主要包括高速摄像机记录、风洞天平测力、粒子图像相关测振仪测振、热线风速仪和粒子图像测速仪流场显示。(1)状态分析:通过对真实鹅掌楸树叶叶片面积、叶片长宽比和叶片长径比等相关影响因素分析得到各临界雷诺数Ren是叶片面积S和叶片长宽比L1/B3的函数。通过对人工鹅掌楸树叶定量的改变某一影响因素:叶柄长度、叶柄厚度和叶片面积大小来定量分析,最后得出人造鹅掌楸树叶临界风速V是叶片面积S、叶柄厚度d和叶柄长度L2的函数。(2)受力分析:随着雷诺数的增加,真实鹅掌楸和人工鹅掌楸在X方向的阻力系数逐渐减少,最后趋近于0.1-0.3之间,对于人工鹅掌楸树叶叶片面积、叶片厚度以及叶柄长度是影响阻力系数的重要因素。(3)测振分析:在测试风速范围内,随着风速增加,人工鹅掌楸树叶在UVW三个方向的振动频率变化趋势一致,都是先增大后减少。(4)尾部流场显示:风速小于V_1的低风速条件下,真实树叶以及人造树叶尾部有稳定涡脱落但脱落频率很低。风速达到V_1时,树叶尾部涡脱落频率增大且出现谐振频率,当树叶呈锥形静止状态时,尾部没有明显的涡脱落频率。随着树叶状态的改变树叶尾部横截面流场的迹线图从没有漩涡,到两个漩涡逐渐形成,随着树叶的振动有涡脱落现象,以及两个漩涡的大小随着风速的增加逐渐减少。
【学位授予单位】:中国计量学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TB17

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