[发明专利]一种基于力学模型的圆弧翼型叶片受力计算方法

摘要

本发明一种基于力学模型的圆弧翼型叶片受力计算方法，具体按照以下步骤实施步骤1、根据圆弧翼型叶片建立二维圆弧翼型叶片力学模型；步骤2、在步骤1建立的力学模型中计算圆弧翼型叶片总的升力L为在步骤1建立的力学模型中计算圆弧翼型叶片总的阻力D为本发明受力计算方法通过建立圆弧翼型叶片的力学模型，并采用解析法计算圆弧翼型叶片所受到的升力和阻力，提供一种用于研究叶片动力特性的新方法、新思路，为进一步研究叶片的非定常受力奠定了基础。

主权项

一种基于力学模型的圆弧翼型叶片受力计算方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、为拱高为h、半弦长为b的圆弧翼型叶片建立二维圆弧翼型叶片力学模型；步骤2、在步骤1建立的力学模型中计算圆弧翼型叶片总的升力L为：L=LNC+LS+ΣiLCi,]]>其中，LNC为圆弧翼型叶片无环量部分的升力，LCi为圆弧翼型叶片环量部分的升力，LS为圆弧翼型叶片边缘吸力的升力；在步骤1建立的力学模型中计算圆弧翼型叶片总的阻力D为：D=DNC+DS+ΣiDCi,]]>其中，DNC为圆弧翼型叶片无环量部分的阻力，DCi为圆弧翼型叶片环量部分的阻力，DS为圆弧翼型叶片边缘吸力的阻力；所述步骤1中二维圆弧翼型叶片力学模型的建立方法为：在同一平面建立惯性坐标系O‑XZ和局部坐标系o‑xz，局部坐标系o‑xz的x轴设置在圆弧的弦线上，圆弧的弦线的中点为局部坐标系o‑xz的原点o，惯性坐标系O‑XZ的X轴的负半轴和局部坐标系o‑xz的x轴的负半轴相交于点A，点A距局部坐标系o‑xz的原点o和惯性坐标系O‑XZ的原点O的距离均为ab，a为系数；所述步骤2中圆弧翼型叶片无环量部分的升力LNC为： LNC＝NNCcosα，其中，NNC为圆弧翼型叶片无环量部分的法向力：NNC=ρ1+cos2β2cosβb2cosβ[abα··+U·sinα+V·cosα+(Ucosα-Vsinα)α·](π+2β+sin2β)+2(Ucosα-Vsinα)ρ1+cos2β2cosβb2[(Ucosα-Vsinα)2hb2-b2-h2b2α·]sinβ,]]>圆弧翼型叶片无环量部分的阻力DNC为：DNC＝NNCsinα，其中，α为攻角，该攻角为圆弧弦线与惯性坐标系O‑XZ的X轴的负半轴的夹角，为攻角速度，为攻角加速度；ρ是流体密度；U为圆弧翼型叶片在惯性坐标系O‑XZ中X轴的正半轴方向的速度，V为圆弧翼型叶片在惯性坐标系O‑XZ中Z轴的正半轴方向的速度，采用儒可夫斯基保角变换将ξ平面的圆弧转换到η平面的圆，圆弧翼型叶片环量部分的升力LCi为：LCi＝NCicosα，其中，NCi为圆弧翼型叶片环量部分的法向力：圆弧翼型叶片环量部分的阻力DCi为：DCi＝NCisinα，其中，Γi为在距η平面的圆的圆心I的距离为ri处选取的单个涡的涡强度，直角坐标系中，Γi位置为(xi,zi)；为镜像涡‑Γi的中心点和圆心I所在的直线与过圆心I且平行于极轴x'轴的射线IM的夹角，p3＝ri2b2/(2cos2β)；圆弧翼型叶片边缘吸力的升力LS为：LS＝FSsinα，其中，圆弧翼型叶片边缘吸力FS为：圆弧翼型叶片边缘吸力的阻力DS为：DS＝FScosα。