小振幅振动翼型升力迟滞环变向的成因分析

在低雷诺数条件下研究了SD7037翼型小振幅强迫振动时,振动轴位置和减缩频率对翼型气动特性的影响。通过升力系数随时间变化曲线与迎角随时间变化曲线的对比,发现引起升力系数随迎角变化的迟滞环变向的原因主要是升力系数随时间变化曲线的相位发生变化,并从数学上证明了这个相位是关于减缩频率的函数。而且,当升力系数随时间变化曲线的相位变大时,会使得对应的升力系数随迎角变化的迟滞环曲线从逆时针向顺时针方向变化,这中间必然会经历一个"直线"过程,就好像迟滞现象消失了一样。进一步通过对比流场,发现振动轴位置和减缩频率对此相位的影响机制不同,振动轴位置主要改变翼型的有效迎角,而减缩频率的增大则影响了周围流场结构,使得附加质量带来的反作用力变大,进而提高升力,振动轴向前移动和减缩频率的增大都会增大升力系数曲线的相位。