無患子復葉氣動特性研究

趙洪濤,邵傳平

(中國計量大學 計量測試工程學院,浙江 杭州 310018)

樹木作為自然界最常見的植被之一經過數萬年的進化擁有極其龐大的種群,人類對樹木的研究不僅僅局限在植物學和園林學等,樹木在仿生學及空氣動力學方面的研究中也處于重要的地位。張昊明[1]通過銀杏葉片的形狀制作了仿生天線。Sharif等[2]利用樹葉在風中振動原理制作的一種太陽能發電板,相比普通發電板具有更好的適應風力較大的情況。陳志超等[3]基于樹葉仿生學設計了大展弦比機翼,通過有限元驗證仿生機翼符合設計要求。

Vogel[4]對單片樹葉及復葉進行實驗發現隨著風速增加葉片逐漸形成錐狀。邵傳平等[5]研究構樹葉葉片角在風速小于6 m/s時快速減小。Albayrak等[6]研究發現形狀是影響樹葉與流體之間相互作用的重要因素。Shao等[7]對鵝掌楸通過在風洞中研究發現鵝掌楸重構變形主要為飛翼狀及錐狀。

Milne[8]研究發現樹木風振與風載荷及樹木固有頻率相關。Shao等[9]發現樹葉振動可由葉柄振動引起,也可由葉片及葉梢上下拍動引起。Vogel[10]對白楊樹葉在風洞中實驗發現在風速0～30 m/s范圍內白楊樹葉持續振動且不受到破壞。邵傳平和朱園園[11]研究發現闊葉樹葉在特定風速下存在振動頻率不同的現象且振動頻率先增后減。

1 實驗材料和方法

實驗所用無患子復葉均采摘自6月中上旬中國計量大學校區內,且采摘的無患子復葉必須完整無殘缺及黃斑。采摘的無患子復葉放在清水中保鮮,并在2小時內全部用于實驗,每次實驗前重新采摘新鮮無患子復葉。……