前后风力机尾流干扰实验分析及混合尾流模型验证

为研究两台水平轴风力机在不同排布下尾流的相互影响,开展两台风力机串联和错列工况下的尾流速度风洞测量实验。实验结果表明：对相同来流情况,风力机不同排布下混合尾流的尾流膨胀速率相同;串联风力机的轴向间距小于6倍风轮直径时,其混合尾流比单台风力机尾流恢复快。另外,对已有尾流模型的叠加方法（速度亏损平方和法）进行了验证。结果显示基于Park-polynomial模型和Park-Gauss模型得到的叠加尾流在距下游风力机3.5倍风轮直径的截面与测量值吻合良好。之后的截面高估了尾流的速度亏损。该研究为发展更准确的尾迹模型提供了风洞测量数据,对风电场内风力机排布优化有一定的工程意义。     

直接测力俯仰振荡翼型动态气动性能研究

在西北工业大学NF-3低速风洞二元实验段开展翼型俯仰振荡运动动态气动性能深入研究。实验模型为展向三段式测力模型,测力仅在模型中段进行以减小风洞侧壁干扰的影响。实验中采集模型的转动瞬态迎角、计算模型中段的惯性力和惯性力矩、并从天平采集数据中扣除以修正模型惯性对结果的影响。结果表明,迎角超过正向或负向静态失速迎角是升力系数和俯仰力矩系数产生大的迟滞环的必要条件。随着振荡缩减频率增大,动态失速会推迟,升力系数迟滞环增大,阻力系数增大,最大迎角附近的俯仰力矩系数减小。在迎角小于静态失速迎角或超过不大的迎角范围,随着缩减频率的增大,翼型振荡运动俯仰力矩系数上行时减小,下行时增大。随着振荡振幅的增大,翼型振荡运动动态升力系数和俯仰力矩系数的迟滞环增大。随着平均迎角的增大,翼型迎角更多地进入正向失速区,升力系数迟滞环增大,俯仰力矩系数最小值变小。雷诺数对升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数迟滞环无明显影响;但是,在翼型模型下行过程,随着雷诺数的增大,升力恢复提前,同时迟滞环随雷诺数增大而减小。     

高超声速风洞试验段环境飞行器颤振的视觉三维测量

测量高超声速风洞试验中模型颤振数据对飞行器安全设计至关重要,接触式传感器测量存在精度低、使用不便等缺点。本文采用非接触式立体视觉三维测量技术,测量试验过程中模型表面关键点的振动变形,为模型颤振分析提供基础数据。为了克服试验过程中试验段内的气压从真空到常压交替变化引起的强烈振动,通过设计视觉测量系统密封装置与气浮减振器,将视觉三维测量装备放置到Φ1 m高超声速风洞试验段内,并提出基于模型关键点与系统参数同时求解的系统参数自校准算法,消除试验段环境振动引起的测量误差。试验结果表明:在测量范围为1 m×1 m×1 m、相机分辨率为1 000×1 000 pixel时,系统的测量精度优于0.1 mm,满足高超声速风洞试验模型颤振的测量需求。     

基于CFD和风洞实验对丘陵地形风资源分布的研究

随着新能源行业的深入发展,风电行业发展更为迅速,对于一个风电项目而言,研究其风资源分布特性尤为重要。中国内陆地形较为复杂,大部分为山地丘陵。受地形的影响,风资源分布特性较为复杂,评估较为困难。先建立余弦型的丘陵地形物理模型,分别采用CFD数值模拟、风洞实验2种方法对丘陵地形周围流场进行模拟仿真与实验测试,通过对丘陵迎风坡、背风坡特定参考点水平风速、垂直风速变化特征的分析,归纳总结了丘陵地形周围风资源分布特征,为丘陵地形下风能开发利用提供一定的参考。     

风洞流场特性分析

根据不可压缩流体理论,加载修正后的入口风速表达式,并利用流体仿真软件建立风洞模型,对流场进行仿真分析;通过对比实验数据与仿真结果来验证模型的合理性,并对改进收缩段风洞进行仿真,比较两组风洞的流场品质;通过对流体域入口及出口处气流速度的积分运算,计算出风能利用率的差值。结果表明:改进模型能够进一步提高风洞内空气的流速,增强风能的利用效率。     

新型气动力压敏漆的研制及特性研究

以钌配合物为探针分子，将其分散于经溶胶－凝胶法制备的ＳｉＯ２基质中，制得了性能优异的对空气压力变化敏感的压敏漆。用可见光激发，发现６００ｎｍ左右的橙红色光。将压敏漆用于风洞模拟试验，在较宽压力变化范围内获取了良好的线性关系。表征对压力变化灵敏度的直线斜率高达０．７５。     

近床面区挟沙气流流速垂线分布特征

以测试参数较为齐全的挟沙气流风洞实验资料为基础，结合已有各家资料重点对近床面区挟沙气流流速垂线分布进行了系统的分析。在对近床面区沙粒跃移层内气流剪切应力分布的理论分析基础上，指出了该区的剪切应力由沙粒临界起动风速、沙粒垂直速度的垂线变化和输沙量垂线分布三者决定，并进一步导出了近床面区的挟沙气流流速垂线分布廓线方程，由该方程计算得到的结果与实测资料吻合很好，此外，研究还表明，Bagnold提出的不同风力条件下挟沙气流流速廓线聚焦于一点的观点基于正确，但这一点不宜作为跃移层内外风速廓线的分界点，实际失发界点高度是沙粒跃移层外气流摩阻速度平方的0．015倍；Owen提出的跃移层外层速廓线方程基本合理，但其中有效粗糙度公式中的系数C取值为0．04时更符合实测资料；来流速度相同的情况下，挟沙气流的摩阻速度大于清洁气流的摩阻速度。     

桅杆风振试验研究

基于风洞模型试验的方法,对桅杆的风振响应进行了试验研究。研究表明:① 桅杆的自振频率相当密集,其风振响应亦具有明显的宽带特征;② 桅杆风振响应频谱随风速的增大由多频离散谱向连续谱转变,在大风条件下位移谱上的频率成份大量增多,振动显现出混沌特征,此时基于振型叠加法的分析结果误差较大;③ 桅杆动位移响应在风速较大时不宜采用零均值假设,但在可靠性分析中仍可采用按动位移均值平移后的Gauss分布假设;④ 桅杆横风振动主要源于顺、横风向振动间能量的转移,应通过在前两阶自振频率处增设VED或TSD装置加以控制。     

椭园形双曲抛物面鞍形壳体屋面风压分布系数的实验研究

本文通过模型风洞实验，对椭圆形双典抛物面鞍形壳体层面的风压分布系数进行了研究，实验是在模拟大气边界层风洞中进行的，根据不同风向作用下屋面风压的实测分布规律，给出了最大风压系数和整修屋面的平均风压系数。在所研究的矢跨比范围内，最大风压系数Cpm=-2.06q，最大平均风压系数（绝对值）－／Cp=-0.82q(q为速压），实验结果表明，风向对屋面风压分布起关为重要的作用。