留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

低速风洞阵风发生器实验研究与分析

屈晓力 刘琴 朱博 聂旭涛 王超

屈晓力,刘 琴,朱 博,等. 低速风洞阵风发生器实验研究与分析[J]. 实验流体力学,2021,35(5):99-105 doi: 10.11729/syltlx20200114
引用本文: 屈晓力,刘 琴,朱 博,等. 低速风洞阵风发生器实验研究与分析[J]. 实验流体力学,2021,35(5):99-105 doi: 10.11729/syltlx20200114
QU X L,LIU Q,ZHU B,et al. Experimental research and analysis of gust generator for low speed wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2021,35(5):99-105. doi: 10.11729/syltlx20200114
Citation: QU X L,LIU Q,ZHU B,et al. Experimental research and analysis of gust generator for low speed wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2021,35(5):99-105. doi: 10.11729/syltlx20200114

低速风洞阵风发生器实验研究与分析

doi: 10.11729/syltlx20200114
详细信息
    作者简介:

    屈晓力:(1983-),男,四川绵阳人,硕士,副研究员。研究方向:风洞气动设计及试验研究。通信地址:四川省绵阳市涪城区二环路南段6号(621000)。E-mail:qxl@cardc.cn

    通讯作者:

    E-mail:30942667@qq.com

  • 中图分类号: V211.753

Experimental research and analysis of gust generator for low speed wind tunnel

  • 摘要: 阵风发生器是阵风响应风洞试验的关键设备。针对叶片式阵风发生器的运行特点,通过简化的定常涡升理论,推导出阵风发生器下游流场Y向风速的计算公式。以0.55 m×0.4 m低速风洞(声学引导风洞)为实验平台,系统地研究了阵风发生器的设计参数(叶片弦长、数目、间距)和运行参数(叶片摆幅和摆动频率、来流速度)对阵风流场风速极值的影响。研究表明:推导的简化公式能够解释阵风发生器各设计和运行参数变化后,其下游流场Y向风速的变化机制,可在阵风发生器设计时对其产生的阵风流场进行简单预估;从增大阵风发生器下游流场Y向速度极值的角度出发,增加叶片数目比增大叶片弦长更能增大Y向速度;在叶片失速前,增大叶片摆幅比增大叶片摆动频率更能增大Y向速度;采用多组叶片的阵风发生器,叶片间距不能太小,否则会导致等效升力系数下降,当叶片间距为1.2倍弦长时,能够获得最大的Y向速度极值。本文研究工作可为其他风洞的阵风发生器设计提供参考。
  • 图  1  0.55 m×0.4 m低速风洞

    Figure  1.  0.55 m×0.4 m low speed wind tunnel

    图  2  阵风发生器实验件

    Figure  2.  Gust generator test system

    图  3  阵风发生器下游流动简化模型

    Figure  3.  Simple theoretical aerodynamic model of Gust generator

    图  4  热线风速仪

    Figure  4.  Hot wire anemometer

    图  5  热线探针安装照片

    Figure  5.  Photo of hot wire probe

    图  6  不同叶片弦长时风速极值

    Figure  6.  Wind speed amplitude for different blade chord lengths of the gust generator

    图  7  不同叶片间距时风速极值

    Figure  7.  Wind speed amplitude for different blade spacing of the gust generator

    图  8  不同叶片数目时风速极值

    Figure  8.  Wind speed amplitude for different numbers of blades of the gust generator

    图  9  不同摆动频率时风速极值

    Figure  9.  Wind speed amplitude for different oscillation frequencies of the gust generator

    图  10  不同叶片摆幅时风速极值

    Figure  10.  Wind speed amplitude for different blade amplitudes of the gust generator

    图  11  不同来流速度下风速极值

    Figure  11.  Wind speed amplitude for different freestream speed

  • [1] 金长江, 肖业伦. 大气扰动中的飞行原理[M]. 北京: 国防工业出版社, 1992.
    [2] 王亮,商霖,赵长见,等. 战术导弹的离散突风响应及动载荷计算研究[J]. 动力学与控制学报,2015,13(3):194-198. doi: 10.6052/1672-6553-2014-019

    WANG L,SHANG L,ZHAO C J,et al. Study on the discrete gust dynamic load and reponses of tactics missiles[J]. Journal of Dynamics and Control,2015,13(3):194-198. doi: 10.6052/1672-6553-2014-019
    [3] 吕继航,罗琳胤. 大型水陆两栖飞机突风响应特性的程序化设计[J]. 航空计算技术,2017,47(4):48-52. doi: 10.3969/j.issn.1671-654X.2017.04.012

    LYV J H,LUO L Y. Gust response characteristic programming design of large amphibious aircraft[J]. Aeronautical Computing Technique,2017,47(4):48-52. doi: 10.3969/j.issn.1671-654X.2017.04.012
    [4] 李建华,刘凯,李平坤,等. 低速长航时无人机垂直突风过载分析[J]. 航空工程进展,2017,8(3):304-307.

    LI J H,LIU K,LI P K,et al. Computation of longitudinal gust load for a low speed long endurance UAV[J]. Advances in Aeronautical Science and Engineering,2017,8(3):304-307.
    [5] BRZOZOWSKI D, CULP J, KUTAY A, et al. Closed-loop aerodynamic flow control of a free airfoil[C]//Proc of the 4th Flow Control Conference. 2008. doi: 10.2514/6.2008-4323.
    [6] 胡海岩,赵永辉,黄锐. 飞机结构气动弹性分析与控制研究[J]. 力学学报,2016,48(1):1-27. doi: 10.6052/0459-1879-15-423

    HU H Y,ZHAO Y H,HUANG R. Studies on aeroelastic analysis and control of aircraft structures[J]. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics,2016,48(1):1-27. doi: 10.6052/0459-1879-15-423
    [7] AZOULAY D, KARPEL M. Characterization of methods for com-putation of aeroservoelastic systems response to gust excitation[R]. AIAA-2006-1938, 2006. doi: 10.2514/6.2006-1938.
    [8] 顾宁,陆志良,张家齐,等. 基于CFD的机翼突风响应计算[J]. 航空学报,2011,32(5):785-791.

    GU N,LU Z L,ZHANG J Q,et al. CFD-based analysis for gust response of aircraft wing[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sini-ca,2011,32(5):785-791.
    [9] 詹浩,钱炜祺. 翼型和机翼阵风响应的数值模拟[J]. 空气动力学学报,2007,25(4):531-536. doi: 10.3969/j.issn.0258-1825.2007.04.022

    ZHAN H,QIAN W Q. Numerical simulation of gust response for airfoil and wing[J]. Acta Aerodynamica Sinica,2007,25(4):531-536. doi: 10.3969/j.issn.0258-1825.2007.04.022
    [10] 詹浩,钱炜祺. 弹性机翼阵风响应数值计算方法[J]. 计算力学学报,2009,26(2):270-275. doi: 10.7511/jslx20092021

    ZHAN H,QIAN W Q. Numerical simulation on gust response of elastic wing[J]. Chinese Journal of Computational Mechanics,2009,26(2):270-275. doi: 10.7511/jslx20092021
    [11] MCKENZIE J. B-52 control configured vehicles ride control analysis and flight test[R]. AIAA-1973-782, 1973. doi: 10.2514/6.1973-782.
    [12] DISNEY T E. C-5A active load alleviation system[J]. Journal of Spacecraft and Rockets,1977,14(2):81-86. doi: 10.2514/3.57164
    [13] WINTHER B A,SHIRLEY W A,HEIMBAUGH R M. Wind-tunnel investigation of active controls technology applied to a DC-10 derivative[J]. Journal of Guidance and Control,1981,4(5):536-542. doi: 10.2514/3.56103
    [14] 陈磊,吴志刚,杨超,等. 多控制面机翼阵风减缓主动控制与风洞试验验证[J]. 航空学报,2009,30(12):2250-2256. doi: 10.3321/j.issn:1000-6893.2009.12.002

    CHEN L,WU Z G,YANG C,et al. Active control and wind tunnel test verification of multi-control surfaces wing for gust alleviation[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica,2009,30(12):2250-2256. doi: 10.3321/j.issn:1000-6893.2009.12.002
    [15] 杨俊斌,吴志刚,戴玉婷,等. 飞翼布局飞机阵风减缓主动控制风洞试验[J]. 北京航空航天大学学报,2017,43(1):184-192.

    YANG J B,WU Z G,DAI Y T,et al. Wind tunnel test of gust alleviation active control for flying wing configuration aircraft[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2017,43(1):184-192.
    [16] 魏德宸,史志伟,彭仁明. 柔性翼微型飞行器垂直阵风响应特性的实验研究[J]. 实验流体力学,2012,26(4):38-42. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.04.008

    WEI D C,SHI Z W,PENG R M. Experimental investigation on the vertical gust response characteristics of the MAV with flexible structure[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics,2012,26(4):38-42. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.04.008
    [17] 杨希明,刘南,郭承鹏,等. 飞行器气动弹性风洞试验技术综述[J]. 空气动力学学报,2018,36(6):995-1008. doi: 10.7638/kqdlxxb-2018.0039

    YANG X M,LIU N,GUO C P,et al. A survey of aeroelastic wind tunnel test techonlogy of flight vehicles[J]. Acta Aerodynamica Sinica,2018,36(6):995-1008. doi: 10.7638/kqdlxxb-2018.0039
    [18] GREENBLATT D. Unsteady low-speed wind tunnels[J]. AIAA Journal,2016,54(6):1817-1830. doi: 10.2514/1.j054590
    [19] SADDINGTON A J,FINNIS M V,KNOWLES K. The characterisation of a gust generator for aerodynamic testing[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering,2015,229(7):1214-1225. doi: 10.1177/0954410014548237
    [20] GRISSOM D, DEVENPORT W. Development and testing of a deterministic disturbance generator[R]. AIAA- 2004-2956, 2004. doi: 10.2514/6.2004-2956.
    [21] 刘晓燕,吴志刚,杨超,等. 阵风发生器流场特性分析与试验验证[J]. 北京航空航天大学学报,2010,36(7):803-807.

    LIU X Y,WU Z G,YANG C,et al. Flow field analysis and experimental investigation on gust generator[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2010,36(7):803-807.
    [22] 陈磊,吴志刚,杨超,等. 弹性机翼阵风响应和载荷减缓与风洞试验验证[J]. 工程力学,2011,28(6):212-218.

    CHEN L,WU Z G,YANG C,et al. Gust response, load alleviation and wind-tunnel experiment verification of elastic wing[J]. Engineering Mechanics,2011,28(6):212-218.
    [23] 屈晓力,余永生,廖达雄,等. 声学引导风洞高效低噪声风扇设计[J]. 实验流体力学,2013,27(3):103-107, 112. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.03.020

    QU X L,YU Y S,LIAO D X,et al. The design of the high-performance low-noise fan of the acoustic pilot wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics,2013,27(3):103-107, 112. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.03.020
  • 加载中
图(11)
计量
  • 文章访问数:  532
  • HTML全文浏览量:  239
  • PDF下载量:  74
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-12
  • 修回日期:  2021-01-20
  • 网络出版日期:  2021-11-15
  • 刊出日期:  2021-11-05

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要公告

    www.syltlx.com是《实验流体力学》期刊唯一官方网站,其他皆为仿冒。请注意识别。

    《实验流体力学》期刊不收取任何费用。如有组织或个人以我刊名义向作者、读者收取费用,皆为假冒。

    相关真实信息均印刷于《实验流体力学》纸刊。如有任何疑问,请先行致电编辑部咨询并确认,以避免损失。编辑部电话0816-2463376,2463374,2463373。

    请广大读者、作者相互转告,广为宣传!

    感谢大家对《实验流体力学》的支持与厚爱,欢迎继续关注我刊!


    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日