不同迎角的翼型气弹特性风洞实验研究

2012-08-21刘畅畅刘子强

空气动力学学报 2012年2期

刘畅畅，刘子强，季辰

（中国航天空气动力技术研究院，北京100074）

0 引言

风能作为一种相对廉价的清洁能源普遍受到各国重视。我国虽然发展相对较晚，但风力资源丰富，存在巨大的风力发电潜力，目前已在多地建立大型风电场。而作为重要发展方向的大功率风力机，其最长叶片尺寸已达到60多米［1］。伴随着风力机叶片的大型化、柔性化，气动弹性效应影响日趋显著。因此气动弹性问题的研究，在大型风力机的研制过程中至关重要。

做大范围空间旋转的柔性叶片在气动力和弹性变形的耦合作用下，可能面对多种气动弹性问题，包括危害性极强的颤振。按照发生机理的不同划分为两类：第一类称为“经典颤振”，一般发生在小迎角范围内，并无气流分离现象出现；第二类称为“失速颤振”，与气流分离和漩涡形成有关。该类振动往往只与单自由度有关［2］，相对振动快速发散的经典颤振，气动力特性会有所改变，可能出现“极限环振荡”。

传统的气动弹性实验一般采用零迎角，而风力机叶片经常要在大迎角甚至深度失速状态下运行，因此具备不同于普通飞机翼型的特殊动力学失效行为。本文设计可在多种给定迎角下作沉浮／俯仰运动的翼段振动装置，在低速风洞中分别针对普通薄翼型NACA0012和风力机翼型NREL S809，进行气动弹性测试，用以研究不同迎角、不同风速、不同翼型对气动弹性响应的影响。