振动水翼低阶振型的阻尼特性试验研究

水力机械过流部件与环境流体相互作用产生的附加质量和阻尼效应，对其动力响应特性有显著影响。本研究重点测量了空气和水中振动水翼前四阶振型的阻尼特性参数。通过在水翼前缘嵌入一个压电片施加激励，采用激光测振仪和水翼尾缘的压电片同时获取振动响应信号并相互校准，构建了叶片式结构模态参数测试系统。将压电片信号作为基准信号，同步激光测振仪的多点响应信号，提出了一种单振型测量方法。重点分析了对数衰减法、希尔伯特变换法、共振放大法、半功率带宽法和圆圈拟合法五种常用的阻尼比识别方法。结果表明：五种阻尼比识别方法的精度和不确定度在同一量级，综合比较后认为，对于自由振动响应信号推荐采用对数衰减法，强迫振动响应信号则推荐采用半功率带宽法；空气和水中在同一振型条件下，水翼不同位置点的阻尼比基本保持不变，最大偏差为5.8%；相比空气环境，水中水翼各阶固有频率下降率在6.49%～26.73%之间，各阶模态对应的振型未见明显差异；水中振动水翼阻尼比变化趋势依赖于具体振型，其中，1阶弯曲、1阶扭转和1阶弯扭振型对应的阻尼比分别增大13.09%、8.61%和14.34%，但2阶弯曲振型对应的阻尼比则减小16.25%。