CN111121658A - 一种风力机气动性能实验下叶片变形测量方法 - Google Patents

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Abstract

一种风力机气动性能实验下叶片变形测量方法，步骤为：制作叶轮，各叶轮直径不同但弦长相同；在低速风洞实验段内安装实验装置，在装置上安装叶轮，在叶轮任意叶片叶尖部位粘贴微型激光发射器，其他叶片上粘贴配重质量块；在在叶轮对应的低速风洞实验段内壁上粘贴测量标尺，叶轮静止时激光束照射在零刻度线上；在设定风速下使叶轮转动，记录下激光束相对于零刻度线产生的偏移距离；调整风速后重新测量，得出叶片叶尖部位偏移距离随风速变化的规律曲线；更换其他直径叶轮后重新测试，直到得出其他直径叶轮的叶片叶尖部位偏移距离随风速变化的规律曲线；按照实验大纲要求开展实验，根据规律曲线得出叶片叶尖部位偏移距离，再换算成叶轮实际扫掠面积。

Description

一种风力机气动性能实验下叶片变形测量方法
技术领域
本发明属于风力机气动性能实验技术领域，特别是涉及一种风力机气动性能实验下叶片变形测量方法。
背景技术
目前，风力机气动性能实验在风电技术发展的同时也得到了发展，风力机实验风洞在全国也方兴未艾，而风洞实验则是在风洞中利用相似性准则进行的实验，风洞实验更加真实可靠，实验数据更接近于真实应用中的数据。
风力机气动性能实验通常在低速风洞中进行，在实验开始前，叶轮上的叶片并未受到风载荷的作用，因此叶轮保持静止，叶轮上的叶片无变形。当实验开始后，在风载荷的作用下，叶轮开始逐渐旋转起来，此时叶轮上的叶片也会逐渐顺着气流方向发生微变形，随着实验风速的逐渐提高，叶片的变形量也会变大，最终导致叶轮的实际扫掠面积发生变化。
但是，目前在处理实验数据时，叶轮的扫掠面积数据一直采用的都是叶轮保持静止时的数据，而非是叶轮转动时的实际扫掠面积数据，虽然叶片发生变形的幅度看似不大，但其对叶轮的实际扫掠面积变化的影响是不能轻易忽视的，因为叶轮扫掠面积的变化一定会影响实验数据处理后的精度，而现在的技术人员始终都没有把这种影响考虑到实验数据的处理当中，最终导致实验数据的真实度必然是存在偏差的。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种风力机气动性能实验下叶片变形测量方法，能够准确获取叶片的叶尖部位在风载荷作用下发生的偏移距离，而根据获取的叶尖部位偏移距离就可以很容易的计算出叶轮的实际扫掠面积，再用叶轮实际扫掠面积替代原来的叶轮保持静止时的扫掠面积，最终避免实验数据的真实度出现偏差。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种风力机气动性能实验下叶片变形测量方法，包括如下步骤：
步骤一：制作叶轮，叶轮的制作数量至少为5个，若干叶轮的直径各不相同，但所有叶轮上的叶片弦长均相同；
步骤二：将风力机气动性能实验装置安装到低速风洞实验段内；
步骤三：将其中一个叶轮安装到风力机气动性能实验装置上；
步骤四：在叶轮的任意一个叶片的叶尖部位粘贴上一台微型激光发射器，微型激光发射器发射的激光束朝向低速风洞实验段的内壁，同时在叶轮的其他叶片的叶尖部位粘贴上配重质量块，配重质量块与微型激光发射器的质量相等；
步骤五：在叶轮对应的低速风洞实验段内壁上粘贴测量标尺，在叶轮保持静止时，微型激光发射器发射的激光束照射在测量标尺的零刻度线上；
步骤六：启动低速风洞，在设定风速下使叶轮转动，记录下激光束相对于测量标尺的零刻度线产生的偏移距离；
步骤七：调整设定风速，然后重复步骤六，直到得出叶片叶尖部位偏移距离随风速变化的规律曲线；
步骤八：在风力机气动性能实验装置上更换其他直径的叶轮，然后重复步骤四至步骤七，直到得出其他直径叶轮的叶片叶尖部位偏移距离随风速变化的规律曲线；
步骤九：按照实验大纲要求正式开展风力机气动性能实验，实验中当叶轮直径和实验风速均确定后，便可以根据之前获取的叶片叶尖部位偏移距离随风速变化的规律曲线，直接得出当前实验条件下的叶片叶尖部位偏移距离，再通过叶片叶尖部位偏移距离便可直接计算出此时的叶轮实际扫掠面积，在实验数据处理时直接采用叶轮实际扫掠面积作为参数即可。
本发明的有益效果：
本发明的风力机气动性能实验下叶片变形测量方法，能够准确获取叶片的叶尖部位在风载荷作用下发生的偏移距离，而根据获取的叶尖部位偏移距离就可以很容易的计算出叶轮的实际扫掠面积，再用叶轮实际扫掠面积替代原来的叶轮保持静止时的扫掠面积，最终避免实验数据的真实度出现偏差。
附图说明
图1为安装有叶轮的风力机气动性能实验装置在低速风洞实验段内的安装示意图；
图中，1—叶轮，2—风力机气动性能实验装置，3—低速风洞实验段，4—微型激光发射器，5—测量标尺。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
一种风力机气动性能实验下叶片变形测量方法，包括如下步骤：
步骤一：制作叶轮1，叶轮1的制作数量至少为5个，若干叶轮1的直径各不相同，但所有叶轮1上的叶片弦长均相同；本实施例中，叶轮1的制作数量为5个，5个叶轮1上的叶片数量均为3个，叶片的翼型选取为NACA0018，所有叶轮1上的叶片弦长均为60mm，5个叶轮1的直径分别为300mm、400mm、500mm、600mm、700mm，叶片在叶轮1上的安装角为6度；
步骤二：如图1所示，将风力机气动性能实验装置2安装到低速风洞实验段3内；
步骤三：将其中一个叶轮1安装到风力机气动性能实验装置2上；本实施例中，低速风洞的实验段3的截面尺寸为1000mm×1200mm；
步骤四：在叶轮1的任意一个叶片的叶尖部位粘贴上一台微型激光发射器4，微型激光发射器4发射的激光束朝向低速风洞实验段3的内壁，同时在叶轮1的其他叶片的叶尖部位粘贴上配重质量块，配重质量块与微型激光发射器4的质量相等；
步骤五：在叶轮1对应的低速风洞实验段3内壁上粘贴测量标尺5，在叶轮1保持静止时，微型激光发射器4发射的激光束照射在测量标尺5的零刻度线上；
步骤六：启动低速风洞，在设定风速下使叶轮1转动，记录下激光束相对于测量标尺5的零刻度线产生的偏移距离；
步骤七：调整设定风速，然后重复步骤六，直到得出叶片叶尖部位偏移距离随风速变化的规律曲线；
步骤八：在风力机气动性能实验装置2上更换其他直径的叶轮1，然后重复步骤四至步骤七，直到得出其他直径叶轮1的叶片叶尖部位偏移距离随风速变化的规律曲线；
步骤九：按照实验大纲要求正式开展风力机气动性能实验，实验中当叶轮1直径和实验风速均确定后，便可以根据之前获取的叶片叶尖部位偏移距离随风速变化的规律曲线，直接得出当前实验条件下的叶片叶尖部位偏移距离，再通过叶片叶尖部位偏移距离便可直接计算出此时的叶轮1实际扫掠面积，在实验数据处理时直接采用叶轮1实际扫掠面积作为参数即可。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (1)

1.一种风力机气动性能实验下叶片变形测量方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：制作叶轮，叶轮的制作数量至少为5个，若干叶轮的直径各不相同，但所有叶轮上的叶片弦长均相同；
步骤二：将风力机气动性能实验装置安装到低速风洞实验段内；
步骤三：将其中一个叶轮安装到风力机气动性能实验装置上；
步骤四：在叶轮的任意一个叶片的叶尖部位粘贴上一台微型激光发射器，微型激光发射器发射的激光束朝向低速风洞实验段的内壁，同时在叶轮的其他叶片的叶尖部位粘贴上配重质量块，配重质量块与微型激光发射器的质量相等；
步骤五：在叶轮对应的低速风洞实验段内壁上粘贴测量标尺，在叶轮保持静止时，微型激光发射器发射的激光束照射在测量标尺的零刻度线上；
步骤六：启动低速风洞，在设定风速下使叶轮转动，记录下激光束相对于测量标尺的零刻度线产生的偏移距离；
步骤七：调整设定风速，然后重复步骤六，直到得出叶片叶尖部位偏移距离随风速变化的规律曲线；
步骤八：在风力机气动性能实验装置上更换其他直径的叶轮，然后重复步骤四至步骤七，直到得出其他直径叶轮的叶片叶尖部位偏移距离随风速变化的规律曲线；
步骤九：按照实验大纲要求正式开展风力机气动性能实验，实验中当叶轮直径和实验风速均确定后，便可以根据之前获取的叶片叶尖部位偏移距离随风速变化的规律曲线，直接得出当前实验条件下的叶片叶尖部位偏移距离，再通过叶片叶尖部位偏移距离便可直接计算出此时的叶轮实际扫掠面积，在实验数据处理时直接采用叶轮实际扫掠面积作为参数即可。
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