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隨積冰歷程的機(jī)翼蒙皮載荷實(shí)驗(yàn)研究

2021-07-15 06:54:52釗楊廣珺蔣
實(shí)驗(yàn)流體力學(xué) 2021年3期
關(guān)鍵詞:尾緣翼面蒙皮

李 釗楊廣珺蔣 鋒

1.西北工業(yè)大學(xué) 航空學(xué)院,西安 710072;2.西北工業(yè)大學(xué) 無人機(jī)特種技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西安 710068;3.中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心 結(jié)冰與防除冰重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 綿陽 621000

0 引 言

飛行器或風(fēng)力機(jī)在濕冷環(huán)境下工作時(shí),云層中的過冷大水滴不斷撞擊翼面并形成積冰,破壞翼面外形光滑度,使載荷分布發(fā)生變化,影響工作性能甚至飛行安全[1]。因此,防除冰問題一直是航空及風(fēng)力機(jī)領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容[2]。在結(jié)冰程度較弱的情況下,若不及時(shí)處理積冰,任其增長,可能會(huì)在某時(shí)造成突發(fā)性災(zāi)難;若持續(xù)除冰,則勢(shì)必消耗大量能源。為評(píng)價(jià)翼面狀態(tài)并將潛在威脅告知駕駛員或控制中樞、在積冰達(dá)到危險(xiǎn)閾值前進(jìn)行除冰,從而在確保安全的前提下盡可能降低能耗,就需要及時(shí)感知翼面外界環(huán)境和積冰狀態(tài)。

劉勝先等[3]利用模態(tài)分析系統(tǒng)對(duì)不同積冰狀態(tài)下的風(fēng)力機(jī)葉片進(jìn)行了模態(tài)分析,提取了葉片積冰參數(shù)特征指標(biāo),并由此診斷出葉片積冰狀態(tài)。盧方[4]、張巖松[5]等分別建立了基于壓電陶瓷技術(shù)和光強(qiáng)調(diào)制型光線探測(cè)技術(shù)的風(fēng)力機(jī)葉片積冰監(jiān)測(cè)方法,可根據(jù)接收信號(hào)檢測(cè)結(jié)構(gòu)結(jié)冰狀態(tài)。但目前關(guān)于翼型結(jié)冰過程的研究大多集中在數(shù)值模擬及積冰對(duì)氣動(dòng)特性的影響方面[6-7],即使采用傳感器監(jiān)測(cè)翼面結(jié)冰狀態(tài),也僅是將實(shí)驗(yàn)?zāi)P椭糜诒裰羞M(jìn)行靜態(tài)的積冰、除冰研究,這無疑與實(shí)際情況有所不同。

目前,關(guān)于大彎度翼型在積冰動(dòng)態(tài)載荷下的振動(dòng)監(jiān)測(cè)、冰致氣流振蕩引起不同材質(zhì)蒙皮的振動(dòng)響應(yīng)和結(jié)構(gòu)安全等方面的研究較少。為提高大彎度翼型、易發(fā)生流動(dòng)分離[8]的中空長航時(shí)無人機(jī)[9]、風(fēng)力機(jī)[10]及混合翼[11-12]模型積冰實(shí)驗(yàn)安全性,了解翼型結(jié)冰后的流場(chǎng)變化及流動(dòng)分離現(xiàn)象等,本文針對(duì)某大彎度翼型制作模型(模型表面分別安裝鋁合金和碳纖維蒙皮),通過數(shù)值計(jì)算及結(jié)冰風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)考察積冰歷程中的翼型蒙皮振動(dòng)情況,研究積冰過程動(dòng)態(tài)載荷作用下的翼型響應(yīng)及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題。

1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

本實(shí)驗(yàn)在中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心FL-16y研究型回流式結(jié)冰風(fēng)洞[13](見圖1)進(jìn)行。風(fēng)洞主試驗(yàn)段尺寸0.3 m×0.2 m,模擬風(fēng)速21~210 m/s,氣流溫度-40~30℃,總壓5 kPa~常壓,粒徑范圍10~50μm,湍流度≤0.5%。

圖1 0.3 m×0.2 m結(jié)冰風(fēng)洞外形Fig.1 Diagram of icing wind tunnel FL-16y

1.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)P?/h3>

本實(shí)驗(yàn)的翼型模型采用鋁合金加工,后緣設(shè)計(jì)蒙皮安裝框,其上布置螺釘安裝孔,可以快速拆裝不同材質(zhì)的蒙皮。通過傳感器獲取結(jié)冰過程的振動(dòng)信息。傳感器位置及命名分別為:1)翼型中部上翼面的“固定端傳感器”,在后續(xù)數(shù)據(jù)處理中命名為Fix head;2)上翼面后緣中部的“上蒙皮傳感器”,命名為Upper surface;3)下翼面后緣中部的“下蒙皮傳感器”,命名為Lower surface。圖2(a)為實(shí)驗(yàn)?zāi)P蛯?shí)物及傳感器安裝位置示意。

為對(duì)比不同材質(zhì)蒙皮的翼型振動(dòng)響應(yīng)情況,制作了鋁合金(Aluminum Alloy,后文簡(jiǎn)稱AA)和碳纖維(Carbon Fiber,后文簡(jiǎn)稱CF)蒙皮的翼型模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。蒙皮厚度相同,不同材質(zhì)的蒙皮以螺釘固定于翼型框架。在實(shí)驗(yàn)中,以螺釘將模型端面連接孔與風(fēng)洞試驗(yàn)段固定槽連接,確保模型穩(wěn)定,如圖2(b)所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)?zāi)P图皞鞲衅靼惭b位置Fig.2 Test model and accelerometer position

1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

為研究翼型在整個(gè)積冰歷程中的振動(dòng)及響應(yīng),實(shí)驗(yàn)分為2個(gè)步驟進(jìn)行(實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1所示):

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)Table 1 Parameters for tests

第一步,研究無結(jié)冰狀態(tài)下的蒙皮響應(yīng)。此時(shí)結(jié)冰風(fēng)洞不噴水、僅吹風(fēng),以確定翼型無結(jié)冰狀態(tài)下的振動(dòng)特性,實(shí)驗(yàn)過程為3 min。

第二步,分析結(jié)冰歷程的響應(yīng)特性。分別進(jìn)行-2℃及-7℃結(jié)冰實(shí)驗(yàn),以確定結(jié)冰歷程中的模型振動(dòng)及響應(yīng),結(jié)冰時(shí)間都為3 min。

結(jié)冰時(shí)間結(jié)束后,將最終冰形繪制于坐標(biāo)紙上。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中,均通過LMS Test.Xpress聲振分析儀和布置的傳感器測(cè)量2種材質(zhì)蒙皮的振動(dòng)響應(yīng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 翼型表面結(jié)冰形貌

圖3為分別在-2℃及-7℃進(jìn)行3 min結(jié)冰實(shí)驗(yàn)后翼型表面的冰形圖(c為翼型弦長,c=200 mm)。從-2℃的冰形圖可以看出:在氣流帶動(dòng)下,水滴沿翼型表面向后緣方向滑移,其間與外界進(jìn)行熱量交換,逐漸凝結(jié)于翼型表面(由于溫度不夠低,尚未形成較多積冰),后續(xù)水滴受其阻擋而向前方凝結(jié)生長;此外,由于凝結(jié)的水滴對(duì)氣流產(chǎn)生擾動(dòng),使后續(xù)水滴產(chǎn)生不規(guī)則運(yùn)動(dòng),從而形成不規(guī)則冰形。而在-7℃時(shí),水滴在前緣附近迅速凝結(jié)成冰并占據(jù)前緣部位,后續(xù)水滴在氣流作用下只能向后緣方向滑移;由于溫度夠低,水滴在滑移過程中就可能結(jié)冰,在翼型下部形成不規(guī)則且向后緣方向延伸的冰形。

圖3 翼型的結(jié)冰風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Ice shapes of hybrid airfoil at-2℃and-7℃

2.2 振動(dòng)過程數(shù)值分析

當(dāng)翼型處于流場(chǎng)中時(shí),其上下翼面特殊而陡峭的尾緣位置會(huì)出現(xiàn)旋渦脫落現(xiàn)象。旋渦周期性地從尾緣脫落,使翼型產(chǎn)生周期性振動(dòng)。當(dāng)旋渦脫落頻率與翼型固有頻率一致,即會(huì)引發(fā)結(jié)構(gòu)共振,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果甚至導(dǎo)致安全問題。為探究翼型在結(jié)冰實(shí)驗(yàn)中的振動(dòng)響應(yīng)及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題,本節(jié)采用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)翼型蒙皮模態(tài)及振動(dòng)過程進(jìn)行分析,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,以驗(yàn)證計(jì)算的有效性。

2.2.1 蒙皮模態(tài)分析

模型蒙皮在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生不同的振動(dòng)及振型變化,該振動(dòng)可能是由于脫體渦與蒙皮之間的耦合作用導(dǎo)致,也有可能是蒙皮自身在氣動(dòng)載荷激勵(lì)下的固有振動(dòng)特性。為明確實(shí)驗(yàn)中蒙皮振動(dòng)的來源,需首先確定蒙皮的固有頻率,并在后續(xù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中排除其影響?;谟邢拊碚?采用Block Lanczos方法對(duì)蒙皮進(jìn)行模態(tài)分析[14]。提取不同材質(zhì)蒙皮的前四階固有頻率(如表2所示),可以據(jù)此結(jié)果在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中確定蒙皮振動(dòng)的主要來源。

表2 蒙皮模態(tài)分析結(jié)果Table 2 Modal analysis results

2.2.2 振動(dòng)數(shù)值模擬

按照先吹風(fēng)(干冷空氣)、后噴水結(jié)冰的順序進(jìn)行結(jié)冰實(shí)驗(yàn)。噴水后,翼面產(chǎn)生積冰,積冰對(duì)流場(chǎng)造成擾動(dòng),使翼面產(chǎn)生壓力脈動(dòng)。在開始階段,干冷空氣繞翼型流動(dòng),在上下翼面形成分離渦,且尾緣處上下翼面具有相反的渦量。由于尾部對(duì)流場(chǎng)作用敏感,流場(chǎng)首先在尾部出現(xiàn)不穩(wěn)定,然后擾動(dòng)以聲波方式向前傳遞,可能導(dǎo)致翼型中部、前緣附近也產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng),甚至出現(xiàn)氣流分離。圖4(a)為僅吹風(fēng)狀態(tài)下繞翼型的流線示意圖。當(dāng)開始噴水、翼型前緣形成積冰時(shí),前緣脫離渦隨時(shí)間歷程向翼型后部推移,與尾部渦流疊加增大強(qiáng)度,表現(xiàn)為此階段蒙皮振動(dòng)幅度增大,如圖4(b)所示;前緣脫離渦以及尾部振動(dòng)對(duì)渦流產(chǎn)生的耦合疊加作用,使蒙皮振動(dòng)進(jìn)一步增大,如圖4(c)所示。

圖4 結(jié)冰后的翼型繞流流場(chǎng)變化過程及蒙皮振動(dòng)示意Fig.4 Flow field and skin vibration in a period

通過求解URANS方程,可以對(duì)脫體渦的發(fā)展及周期進(jìn)行分析。非定常計(jì)算時(shí)長為0.1 s,步長為100,每個(gè)計(jì)算步模擬的時(shí)間為0.001 s,得出尾緣脫體渦的脫落周期約為0.003 s,頻率f=1/0.003=333 Hz。

將非定常結(jié)果進(jìn)行后處理,選擇上翼面后緣中部及尾緣位置為監(jiān)測(cè)點(diǎn),統(tǒng)計(jì)其壓力脈動(dòng)變化情況,通過快速傅里葉變換(FFT),可得到脈動(dòng)頻率的數(shù)值計(jì)算結(jié)果,如圖5(a)和(b)所示。可以看出,主頻約為330 Hz(其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)的脈動(dòng)頻率未在圖中展示,但也基本相同),與尾緣脫體渦的計(jì)算頻率333 Hz十分接近;而蒙皮固有頻率均在400 Hz以上,因此,可以確定該振動(dòng)來源于脫體渦與蒙皮的耦合作用。

圖5 采用CFD得到的翼型壓力脈動(dòng)頻率Fig.5 FFT analysis of the pressure oscillation frequencies at different positions

2.3 振動(dòng)測(cè)量結(jié)果

圖6為不同材質(zhì)蒙皮在全積冰歷程中的振動(dòng)加速度響應(yīng)結(jié)果。圖中,Upper surface為上翼面蒙皮中部,Fix head為固定端,Lower surface為下翼面中部;橫軸為實(shí)驗(yàn)時(shí)間t,縱軸為加速度響應(yīng)A與重力加速度g之比。

圖6 不同材質(zhì)蒙皮的加速度測(cè)量值Fig.6 Graph of acceleration over time at different locations

-30~0 s為未噴水階段,可以看出,各蒙皮均處于穩(wěn)定振動(dòng)狀態(tài)。t=0 s后,結(jié)冰風(fēng)洞啟動(dòng)噴水裝置,結(jié)冰過程開始(液態(tài)水含量、粒徑、風(fēng)速等實(shí)驗(yàn)條件見表1,圖6展示的均為-7℃條件下的測(cè)量結(jié)果)??梢钥闯?碳纖維蒙皮上表面迅速對(duì)結(jié)冰后的氣流振動(dòng)產(chǎn)生響應(yīng),上翼面以1g加速度持續(xù)振動(dòng)至結(jié)束,且冰致脫體渦對(duì)蒙皮的振動(dòng)影響從后緣傳遞至固定端,使固定端的振動(dòng)也略微增強(qiáng);隨著結(jié)冰過程,鋁合金蒙皮振動(dòng)也逐漸增強(qiáng),與碳纖維蒙皮相比,其對(duì)渦流具有更好的“忍耐力”,減弱了尾緣渦流向前傳遞的強(qiáng)度,未出現(xiàn)明顯的固定端振動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)象,加速度始終在較小范圍內(nèi)變化。

在僅吹風(fēng)條件下,不同材質(zhì)蒙皮的前緣固定端傳感器(Fix head)測(cè)得的結(jié)果對(duì)比如圖7所示(CF為碳纖維蒙皮,AA為鋁合金蒙皮)。可以看出,對(duì)于不同材質(zhì)的蒙皮,前緣傳感器都處于固定約束,翼型在結(jié)冰前(-30 s之前)僅冷空氣作用下的振動(dòng)響應(yīng)基本相同,這也說明兩次實(shí)驗(yàn)中風(fēng)洞提供的流場(chǎng)相同,實(shí)驗(yàn)重復(fù)性較好。但是,由于加工精度及不同材質(zhì)蒙皮在翼型表面的重復(fù)安裝誤差等因素影響,二者對(duì)干凈氣流的響應(yīng)及表現(xiàn)出的振動(dòng)頻率有細(xì)微差異。

圖7 吹氣階段不同蒙皮的翼型前緣響應(yīng)Fig.7 The vibration of CF and AA skin without ice

圖8為鋁合金蒙皮不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)(上、下翼面中部位置)在吹氣(-30 s)、積冰(30、60和90 s)增長過程的頻率響應(yīng)對(duì)比??梢钥闯?采用鋁合金蒙皮的翼型對(duì)結(jié)冰過程中低頻段渦流擾動(dòng)的反應(yīng)并不明顯。圖8(a)為鋁合金蒙皮上表面的振動(dòng)響應(yīng),在開始結(jié)冰后,其振幅逐漸變大,冰致振動(dòng)加強(qiáng),導(dǎo)致其振幅有一定幅度增大。隨著時(shí)間推進(jìn),結(jié)冰逐漸增多,上翼面的振動(dòng)幅度變化較小,此時(shí)上翼面脫體渦主頻略微前移,這是由于前緣脫體渦的頻率與積冰外形有關(guān),前緣冰角逐漸伸長,對(duì)流場(chǎng)的擾動(dòng)效應(yīng)加強(qiáng),脫體渦產(chǎn)生伸縮并在后緣與分離渦結(jié)合,造成振動(dòng)效應(yīng)增大,頻率減弱;另外,由于積冰表面會(huì)產(chǎn)生許多細(xì)小復(fù)雜的分枝結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)的存在會(huì)造成氣流振蕩,反映在圖中,可以看到一定區(qū)域內(nèi)的寬幅高頻振動(dòng),且這種振動(dòng)伴隨整個(gè)積冰過程。

圖8 鋁合金蒙皮典型時(shí)間點(diǎn)頻率響應(yīng)Fig.8 The vibration frequency of aluminum alloy skin at different times

圖8(b)為鋁合金蒙皮下翼面的振動(dòng)響應(yīng)。由于下翼面彎度較大,氣流在此處產(chǎn)生旋渦形成滯止區(qū),且在積冰過程內(nèi)基本保持其流動(dòng)特性不變,因而下翼面的振動(dòng)頻率較上翼面更加集中,反映的更多的是旋渦強(qiáng)度及特性;前緣積冰造成的分離渦也使下翼面振幅增大,但增幅較小。綜合來看,鋁合金蒙皮對(duì)渦流影響具有較好的抵抗作用,上下翼面的振動(dòng)幅度很小,這說明對(duì)于在結(jié)冰環(huán)境下工作的飛行器,采用鋁合金等更大剛度的材料制作蒙皮具有更好的安全性。

圖9為碳纖維蒙皮不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)(上、下翼面中部位置)在吹氣(-30 s)、積冰(30、60和90 s)增長過程的頻率響應(yīng)對(duì)比。從圖9(a)可以看出,在吹氣階段,碳纖維蒙皮產(chǎn)生低頻振動(dòng),頻率約為350 Hz,與計(jì)算值基本相同,這是蒙皮在尾部渦流影響下產(chǎn)生的低頻共振,說明碳纖維蒙皮對(duì)振蕩反應(yīng)更迅速;低頻共振現(xiàn)象使碳纖維蒙皮對(duì)擾動(dòng)氣流的反應(yīng)顯著,這對(duì)飛行十分不利。與鋁合金蒙皮振動(dòng)效果相似,積冰增長過程中,在脫體渦與分離渦的疊加作用下,碳纖維蒙皮的振動(dòng)強(qiáng)度增大;同時(shí),隨著結(jié)冰過程推進(jìn),由于翼型前端結(jié)冰導(dǎo)致的分離渦與后緣脫體渦疊加作用,翼面振動(dòng)幅度增大。與鋁合金蒙皮上翼面相同,碳纖維蒙皮上翼面也會(huì)產(chǎn)生由冰枝造成的寬幅高頻振動(dòng),但振動(dòng)幅度在積冰過程中比較集中,這與蒙皮的阻尼特性有關(guān)。從圖9(b)可以看到,結(jié)冰產(chǎn)生后,下翼面也產(chǎn)生了逐步增強(qiáng)的振動(dòng)現(xiàn)象,振動(dòng)頻率較集中,比上翼面的振動(dòng)幅度更大。

圖9 碳纖維蒙皮典型時(shí)間點(diǎn)頻率響應(yīng)Fig.9 The vibration frequency of carbon fiber skin at different times

對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果及上下翼面的振動(dòng)過程可知,下翼面對(duì)流場(chǎng)振動(dòng)敏感,確保下翼面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定對(duì)翼型結(jié)冰實(shí)驗(yàn)及安全非常重要。

2.4 翼型脫體渦主頻

脫體渦頻率與物體形狀、來流速度、物體幾何特征尺寸等有關(guān)。本文翼型表面渦脫落頻率[15]fvs的估算公式為:

式中:v為來流速度,本文取90 m/s;ρ為流體密度;μ為流體動(dòng)力黏度;D為特征尺寸,本文翼型最大厚度47.35 mm,取整為48 mm;Sr為斯特勞哈爾數(shù),與雷諾數(shù)Re相關(guān),本文取0.2。代入式(1),可得fvs為375 Hz,此估算結(jié)果與數(shù)值計(jì)算及振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)的結(jié)果均接近,可以確定該翼型的脫體渦主頻率為375 Hz,證明了數(shù)值計(jì)算及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性。

2.5 結(jié)冰歷程流場(chǎng)仿真

按照實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置,采用數(shù)值計(jì)算方法求解RANS方程[16],對(duì)翼型進(jìn)行脫體渦及分離渦數(shù)值模擬,得到結(jié)冰前后翼型壓力分布及流線圖,如圖10所示。可以看到,開始時(shí)氣流沿上下翼面向后流動(dòng)并匯合于尾緣,由于尾部存在較大逆壓梯度,在其附近氣流產(chǎn)生分離,形成分離渦并產(chǎn)生誘導(dǎo)渦,出現(xiàn)壓力波動(dòng)現(xiàn)象,表現(xiàn)為加速度傳感器測(cè)量值不斷變化。結(jié)冰后,前緣出現(xiàn)不規(guī)則形狀影響流動(dòng),氣流從前部開始產(chǎn)生脫體渦,沿翼面向后流動(dòng),與尾緣處分離渦結(jié)合,使尾部產(chǎn)生更強(qiáng)的壓力波動(dòng),即產(chǎn)生更強(qiáng)的加速度變化。同時(shí),由于前緣渦作用,翼型前半部上下表面相比未結(jié)冰時(shí)也產(chǎn)生了波動(dòng)增強(qiáng)情況。圖10(b)為積冰一定時(shí)間時(shí)的翼型壓力分布及流線圖。此時(shí)上翼面形成冰角且產(chǎn)生逐步增強(qiáng)的脫體渦。結(jié)合圖10(b)和(c)可以看出,脫體渦隨時(shí)間產(chǎn)生移動(dòng)和伸縮,尾緣部分產(chǎn)生分離渦,兩種渦量在翼面移動(dòng)并融合,導(dǎo)致上翼面振動(dòng)增強(qiáng),反映在傳感器上,則表現(xiàn)為隨著積冰時(shí)間增加,振幅逐漸增大。對(duì)下翼面而言,在整個(gè)積冰過程中,尾緣大彎度處的旋渦和氣流滯止始終存在,僅有較小的強(qiáng)度波動(dòng);前緣上下表面產(chǎn)生了小冰枝導(dǎo)致的寬幅高頻振動(dòng)現(xiàn)象(如2.3節(jié)所述)。

圖10 未結(jié)冰(-30 s)、結(jié)冰中(60 s)、結(jié)冰后(90 s)壓力分布及流線Fig.10 Pressure distribution and streamline obtained by CFD

3 結(jié) 論

以大彎度帶有強(qiáng)分離尾流的翼型完成了積冰全歷程的蒙皮振動(dòng)測(cè)試,并采用數(shù)值計(jì)算方法分析了整個(gè)過程內(nèi)的流場(chǎng)變化情況,得到如下結(jié)論:

1)流場(chǎng)與積冰二者形成動(dòng)態(tài)耦合過程,前緣脫體渦與強(qiáng)后緣分離流加劇了翼面氣流振蕩,導(dǎo)致蒙皮表面氣動(dòng)載荷呈現(xiàn)寬頻特征。

2)不同材質(zhì)的蒙皮對(duì)不同積冰階段的冰致氣動(dòng)載荷具有不同的感知特性和流固耦合響應(yīng):在結(jié)冰初始階段,偏剛性蒙皮的振動(dòng)能量相對(duì)集中,偏柔性蒙皮則相對(duì)分散。

3)積冰增加后,冰角增長,前緣脫體渦主頻逐漸前移,向分離渦主頻靠攏,脫體渦與尾跡摻混造成翼型尾緣繞流載荷能量增加,并伴隨冰角表面小冰枝引起的寬幅高頻振動(dòng)。

4)隨著結(jié)冰歷程,翼型上表面冰致脫體渦渦核位置后移,且影響范圍擴(kuò)大,并與尾緣分離渦摻混融合,導(dǎo)致上翼面振動(dòng)增強(qiáng)、振幅增大。下翼面大彎度尾緣導(dǎo)致的滯止渦存在于整個(gè)積冰過程,且主導(dǎo)尾緣區(qū)氣動(dòng)載荷分布。通過對(duì)上下翼面振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,可對(duì)前緣所處的積冰狀態(tài)進(jìn)行分析判斷。

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