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本文主要通过垂直于来流方向的风洞实验研究无患子复叶在0m/s22.4m/s风速范围内复叶形态变化、复叶姿态角、枝条弹性模量、复叶振动模式、空气阻力系数。通过125组无患子复叶实验研究统计分析得到:通过高速摄像法及统计学方法发现无患子复叶正面在风速0m/s22.4m/s内出现5种状态及5个临界风速。根据复叶出现不同状态的先后顺序可以分为稳态1、振动1、稳态2、振动2、稳态3,其中稳态1包含叶轴弯曲稳定及飞翼稳定,稳态2包含叶片对合稳定、楔形稳定及螺旋稳定三种,稳态3包含线性成卷稳定及交错成卷稳定。通过高速摄像坐标分析法发现无患子复叶正面迎风叶轴倾角在风速0m/s22.4m/s范围内变化趋势分为稳定段及振动段,在稳定段内叶轴倾角随风速呈现一一对应的形式,在振动段范围内叶轴倾角在某个风速下,在一定范围内上下波动,且叶轴倾角最大值与最小值之间最大相差达40°,整体来说叶轴倾角随风速呈现增加趋势,且最终稳定在80°左右。对于叶片倾角来说,也可区分为稳定段与振动段,且振动段叶片倾角最大相差45°左右。由于无患子复叶在自然状态下叶轴呈现一定的弯曲,因此在风速为0m/s时,叶轴偏航角不为0°,且存在高达58°的偏航角,当风速的持续增大,叶轴偏航角逐渐变小,最终稳定在10°左右,与叶轴倾角类似,叶轴偏航角由于复叶振动也会在某个范围内变化。由于自然状态下叶片叶脉与叶轴之间呈垂直关系,因此叶片偏航角在自然状态下大致呈80°左右,随着风速的持续增大叶片逐渐向内聚合,叶片偏航角最终稳定在0°;叶片层次会随着风速增加而减少;对同一复叶来说,在相同风速下,叶片数越多,叶轴倾角越大;随着风速的增加叶片会向内对合,导致复叶横向宽度减小,横向宽度最终稳定在自然宽度的20%左右;随着风速增加枝条末端会产生位移,在风速0m/s22.4m/s范围内x方向位移呈线性变化,z方向位移呈开口向下抛物线形式,在x-z平面内z方向位移随x方向位移呈现开口向上抛物线形式,整体来看枝条末端位移在空间内呈螺旋式上升。通过对无患子复叶叶轴及叶片统计发现叶轴振动频率与V/b呈线性关系,叶片振动频率与V/b无关;实验研究发现叶轴振动临界风速是叶轴弹性模量E,叶轴密度ρ,叶轴直径d和叶轴长度l的函数;通过对叶片正反面迎风振动统计发现叶片正面迎风发生振动的概率要大于反面迎风出现振动的概率,且正面迎风振动的中心频率要大于反面迎风;通论理论与实验研究发现叶片振动临界风速U*是叶片宽度bl,叶片长度ll,叶片厚度h,叶片弹性模量El,叶片密度ρl的函数;实验研究发现无患子复叶St数与叶片振动频率f都呈现三阶模式。无患子复叶每一段枝条径长比都在10-2量级,因此实验采用悬臂梁光学放大法测量复叶每段枝条弹性模量,通过实验发现自然状态下的复叶弹性模量在15MPa1000MPa之间,每段弹性模量从上至下依次减小,且无患子复叶弹性模量与密度和直径成正相关。通过脉动力分析发现脉动力峰谷值分别对应复叶一种状态变化,相同姿态变化脉动力变化趋势相同;通过傅里叶频谱分析发现按振动频率存在方式无患子复叶振动方式有单频振动、双频振动及复合频率振动三种,按振动所在空间可以分为立体振动与平面振动两种振动模式。通过六分量天平测力分析发现x方向阻力系数最终稳定在0.025,y方向扭转力系数从两个方向最终稳定为0,z方向升力系数最终不为0;无患子复叶Vogel系数分布在-3.01.0之间,且中心概率密度分布在-1.0附近。