一种非对称尾部形状水翼的水力阻尼比识别方法技术

本发明专利技术实施例提供一种非对称尾部形状水翼的水力阻尼比识别方法，包括，产生振动响应；得到振动响应的频率成分；消除干扰，得到滤波后新的振动响应；定位新振动响应的极大值和极小值，并得到振动响应平衡点；拟合所有振动响应平衡点，并得到拟合曲线对应的离散点的位移；通过平衡点之间的振动响应减去离散点的位移，得到校准后振动响应；再次定位校准后振动响应的极大值和极小值；采用对数衰减法基于上下极值点得到水力阻尼比；当上下水力阻尼比相对误差小于0.5％时，取两者平均值为最终值，否则回到S5进行迭代修正。该方法将大幅度提高复杂非定常水力激振条件下叶片结构水力阻尼特性的识别精度，进而提高水下结构流激振动幅值和疲劳寿命预测精度。

Hydraulic Damping Ratio Identification Method for Hydrofoils with Asymmetric Tail Shape

The embodiment of the present invention provides a method for identifying the hydraulic damping ratio of an asymmetric tail-shaped hydrofoil, including generating vibration response, obtaining frequency components of vibration response, eliminating interference and obtaining new vibration response after filtering, locating maximum and minimum values of new vibration response, and obtaining vibration response equilibrium points, fitting all vibration response equilibrium points, and obtaining fitting curve pairs. The displacement of the corresponding discrete points; the vibration response after calibration is obtained by subtracting the displacement of the discrete points from the vibration response between the equilibrium points; the maximum and minimum values of the vibration response after calibration are located again; the hydraulic damping ratio is obtained based on the upper and lower extreme points by logarithmic attenuation method; when the relative error of the upper and lower hydraulic damping ratios is less than 0.5%, the average value of the two is the final value, otherwise it will return to S5. Iterative corrections are made. This method will greatly improve the identification accuracy of hydraulic damping characteristics of blade structures under complex unsteady hydraulic excitation conditions, and further improve the prediction accuracy of flow-induced vibration amplitude and fatigue life of underwater structures.

【技术实现步骤摘要】
一种非对称尾部形状水翼的水力阻尼比识别方法
本专利技术实施例涉及流固耦合领域，尤其涉及一种非对称尾部形状水翼的水力阻尼比识别方法。
技术介绍
由于风能、太阳能等新能源储备的要求，抽水蓄能工程越来越多。水泵水轮机工作时需要频繁地在不同工况间切换，尤其是需要在非设计工况运行，这也增加了叶轮承受高幅值动态结构应力的危险。因此，在设计阶段预测叶轮的疲劳寿命非常重要。通过增大水力机械的阻尼，可以有效地抑制共振时的振幅，提高水力机械系统运行稳定性。对于水力机械而言，由于其内部流速可达40m/s，为高速湍流状态，此时水力阻尼远大于结构阻尼和材料阻尼。水力阻尼比与振动幅值的衰减速度相关，其识别精度对疲劳寿命的预测精度有重要影响。流体以一定的雷诺数绕流水翼时，会在其尾部形成交替脱落的卡门涡街。对于对称尾部形状水翼，卡门涡引起水翼正背面压力交替对称变化，水翼受到交变载荷激励后产生涡激振动。对于非对称尾部形状水翼，不仅受到涡激振动影响，而且在恒定或动态攻角来流条件下，水翼正背面会有显著的压力差存在。在非定常流动中，涡激振动和压力差导致的升力作用对振动信号产生干扰。消除外力对振动响应的影响，对提高水力阻尼比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非对称尾部形状水翼的水力阻尼比识别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1激励非对称尾部形状水翼，使其产生振动响应；S2通过记录尾部特定位置瞬态变形量，获取水翼的原始振动响应；S3得到原始振动响应的频率成分，并确定所需的某一阶模态对应的固有频率范围；S4对原始振动响应进行滤波处理，消除其他频率成份的干扰，得到滤波后振动响应；S5定位滤波后振动响应的所有极大值和极小值，找到两个相邻极大值和极小值中间时刻对应的点，并将其定义为振动响应平衡点；S6采用光滑样条曲线拟合所有的振动响应平衡点，并根据振动响应在第一个振动响应平衡点和最后一个振动响应平衡点之间的时间节点，找到拟合曲线对应的离散点的位移；...

【技术特征摘要】
1.一种非对称尾部形状水翼的水力阻尼比识别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1激励非对称尾部形状水翼，使其产生振动响应；S2通过记录尾部特定位置瞬态变形量，获取水翼的原始振动响应；S3得到原始振动响应的频率成分，并确定所需的某一阶模态对应的固有频率范围；S4对原始振动响应进行滤波处理，消除其他频率成份的干扰，得到滤波后振动响应；S5定位滤波后振动响应的所有极大值和极小值，找到两个相邻极大值和极小值中间时刻对应的点，并将其定义为振动响应平衡点；S6采用光滑样条曲线拟合所有的振动响应平衡点，并根据振动响应在第一个振动响应平衡点和最后一个振动响应平衡点之间的时间节点，找到拟合曲线对应的离散点的位移；S7将第一个振动响应平衡点和最后一个振动响应平衡点之间的振动响应减去拟合曲线离散点的位移，得到校准后振动响应；S8再次定位校准后振动响应的所有极大值和极小值；S9采用对数衰减法基于S8中的极大值和极小值得到相应的水力阻尼比；S10得到S9中水力阻尼比的相对误差，当相对误差小于0.5％时，取两者平均值为最终水力阻尼比。2.根据权利要求1所述的非对称尾部形状水翼的水力阻尼比识别方法，其特征在于，所述步骤S10还包括当相对误差大于0.5％，则返回S5迭代修正直至满足精度要求。3.根据权利要求1所述的非对称尾部形状水翼的水力阻尼比识别方法，其特征在于，所述步骤S1包括在恒定或动态攻角来...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚志峰，曾永顺，刘婧，张世杰，王福军，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11