撲翼昆蟲飛行的空氣動(dòng)力學(xué)機(jī)理復(fù)雜而有趣,一直是研究中的熱點(diǎn)。通過研究昆蟲飛行的非定常氣動(dòng)特性可有力促進(jìn)微型飛行器(MAV)的發(fā)展,具有重大的科研和民用前景。昆蟲飛行時(shí)通過翅膀上下拍動(dòng),形成強(qiáng)烈的前緣渦(LEV),能夠有效提升升力,其升力數(shù)值比定常情況下大很多,足以平衡昆蟲的重量。本文意在探究低雷諾數(shù)昆蟲撲翼飛行中,運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變化對漩渦分布以及升阻力系數(shù)的影響,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究地面效應(yīng),墻壁效應(yīng)以及地面開孔情況下對漩渦分布等氣動(dòng)特性的影響。本文中針對雷諾數(shù)為100,運(yùn)動(dòng)模式為normal-flapping model的二維撲翼模型,參數(shù)無量綱化,通過Fluent商業(yè)軟件求解不可壓Navier-Stokes方程,分別數(shù)值模擬不同相位差,拍動(dòng)幅度和旋轉(zhuǎn)中心條件下漩渦分布情況以及升阻力系數(shù)變化趨勢。后續(xù)選取不同的離地間隙,墻壁間隙和孔徑間隙來對比分析地面效應(yīng),墻壁效應(yīng)和孔徑大小對氣動(dòng)特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)翅膀的運(yùn)動(dòng)參數(shù)會(huì)明顯影響漩渦分布情況,前緣渦則會(huì)明顯影響升阻力系數(shù)。當(dāng)?shù)孛骈g隙小于2個(gè)弦長時(shí),地面效應(yīng)會(huì)明顯影響尾緣渦的分布情況,增大升阻力系數(shù),在2³個(gè)弦長時(shí)會(huì)降低...

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

翅膀在拍動(dòng)過程中，空氣流過翅膀的前緣，脫離而形成前緣渦，如圖1-1所示，翅膀的后緣則形成一個(gè)尾緣渦，尾緣渦的對氣動(dòng)特性的影響較小。前緣渦會(huì)產(chǎn)生明顯的抽吸作用，使得機(jī)翼上表面的壓力降低。由于前緣渦和尾緣渦的存在，流體沿著漩渦發(fā)展，吸向漩渦中心，下拍過程中前緣渦不脫落，即延遲失速....

圖1-2旋轉(zhuǎn)環(huán)量機(jī)制示意圖如圖1-2所示，翅翼運(yùn)動(dòng)過程中，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與拍動(dòng)運(yùn)動(dòng)相互作用，形成的壓力最終垂直作用于機(jī)翼表面，而使其升阻力系數(shù)增大。1.3.3.尾跡捕獲機(jī)制在翅膀上下拍動(dòng)的過程中，漩渦會(huì)不斷從翅膀上產(chǎn)生和脫落，導(dǎo)致氣動(dòng)特性發(fā)生變化。尾跡捕獲機(jī)制發(fā)生在每一次新的....

此外翅膀運(yùn)動(dòng)過程中不考慮柔性變形對其氣動(dòng)特性的影響。撲翼過程簡化后，可近似看為包括2個(gè)平動(dòng)和2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)；即包括下拍過程和上拍過程的平動(dòng)，上拍和下拍之間的內(nèi)旋和下拍和上拍之間的外旋。基于以上的分析，昆蟲撲翼飛行運(yùn)動(dòng)的相關(guān)模型與參數(shù)如圖2-1所示，翅膀的拍動(dòng)近似在一個(gè)拍動(dòng)平....

以上的分析是基于三維的情況加以描述。本文的研究對象為簡化的二維撲翼模型，研究內(nèi)容力求簡單高效，將翅膀的拍動(dòng)運(yùn)動(dòng)以及翅膀的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)均看為正余弦函數(shù)進(jìn)行研究，且不考慮三維效應(yīng)以及柔性變形的影響。下面針對二維的情況詳細(xì)說明。在研究二維昆蟲撲翼模型中，其運(yùn)動(dòng)模式主要有兩種，分別為wat....

本文編號：3990635