对称翼型力学模型的建立及水动力特性分析

摘要

对称翼型是流体机械叶片的基础翼型之一,复杂的叶片翼型可以理解为对称翼型等基础翼型的变形或叠加.对称翼型在不同攻角、不同密度流体、不同流速来流下的表面应力、升力、阻力的变化规律与该翼型的效率、空化性能、寿命等密切相关.因此,研究其水动力特性具有重要意义.本文提出一个对称翼型的力学模型,在力学模型中,将来流分为无环量部分和环量部分,分别计算这两部分所受到的法向力、升力以及阻力.将环量部分和无环量两部分的升力、阻力计算结果分别叠加,并结合叶片前缘吸力部分,得到叶片总的升力、阻力表达式,表达式主要包括来流的攻角、速度以及对称翼型的主要翼型参数等.在计算过程中,采用儒可夫斯基保角变换法将对称翼型上的位移、速度等转换为极坐标表示形式,并以极坐标形式计算导叶受力,降低了计算难度,简化了计算分析过程.将所得到的受力结果与试验结果进行对比,验证了力学模型及计算方法的准确性.通过本文的研究为理论研究复杂翼型的水动力性能奠定了基础,并为理论研究复杂翼型的受力提供一种新的方法.