展弦比对薄片翻滚下落运动的影响
本文通过实验测量与理论分析两种方法,研究了展弦比从2到10的自由下落薄片的翻滚运动,得到了展弦比对翻滚运动规律的影响。在实验研究中,我们设计并构造了薄片下落发射装置,可以以固定角度发射薄片。
发射位置足够高,以便薄片下落能飘移足够距离,方便实验记录稳定翻滚下落状态。采用高速摄像机记录薄片翻滚下落的运动轨迹,并构造了实验结果处理方法,以此得到瞬时以及时间平均后的运动学和气动参数,包括下飘角、转速、下落速度、升力和阻力系数以及他们的波动谱。
作为实验研究重要结果之一,我们发现,在某些范围的展弦比下,存在一个伴随着周期倍增的双周期旋转现象,对此现象,我们利用傅里叶分析明确了其频率的倍增。三维薄片即使在固定大攻角状态,流场也异常复杂。
对于翻滚下落,除了旋转导致的复杂流场,瞬时大攻角状态下,也存在旋涡脱落以及非定常流动。因此,通过理论分析研究此类问题以获得展弦比对翻滚运动规律的影响,是具有较高复杂度的问题。
在本文中,我们通过将考虑了翻滚的二维情况下的气动力与力矩估算公式,加入流向涡与转动环量的影响带来的修正,得到了三维情况下的升阻力以及力矩估算公式。其中涉及到 ...