發(fā)布時(shí)間：2024-06-07 22:59

　　針對現(xiàn)有撲翼飛行器的控制方式僅為單自由度或雙自由度控制,空氣動力學(xué)性能(以下簡稱氣動性能)差,無法實(shí)現(xiàn)真實(shí)模擬仿生運(yùn)動撲翼的問題,提出三維撲翼空氣動力學(xué)性能的數(shù)值仿真研究。首先采用三維鳥翼外形模型,編寫撲動角、扭轉(zhuǎn)角和平動運(yùn)動的控制方程,將用戶自定義函數(shù)(UDF)耦合到Fluent求解器中,計(jì)算單自由度、兩自由度和三自由度下,撲翼的平均升力系數(shù)、阻力系數(shù)和渦量云圖,并將三種自由度撲翼數(shù)值結(jié)果進(jìn)行對比分析。仿真結(jié)果表明,三自由度撲翼的升阻比較單自由度、雙自由度撲翼升阻比均有顯著提高,說明采用三自由度似鳥撲翼飛行器具有更好的氣動性能,可為仿生撲翼的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖1鳥形撲翼結(jié)構(gòu)模型

考慮到流動的充分發(fā)展和計(jì)算的準(zhǔn)確性,計(jì)算區(qū)域大小為11L×35L×11L(如圖2所示),其中沿流動方向上設(shè)定35倍的翼弦長。網(wǎng)格劃分使用ICEMCFD軟件完成,采用三角形非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格來離散鳥翼模型及外計(jì)算域周圍的流場[12]。為了得到撲翼邊界的流場狀況,近壁面采用加密棱錐網(wǎng)格,第....

圖2撲翼的升阻力定義

針對本文撲翼模型,對單自由度,雙自由度和三自由度撲翼在相應(yīng)的周期中的升力系數(shù)、阻力系數(shù)進(jìn)行計(jì)算(計(jì)算公式如式(7)和式(8)所示),得到升力和阻力系數(shù)隨時(shí)間變化的曲線如圖4、圖5所示。圖5撲翼阻力系數(shù)對比

圖3撲翼計(jì)算域

圖4撲翼升力系數(shù)對比從圖4、圖5可以看出,單自由度,雙自由度和三自由度的升力、阻力系數(shù)都是周期性循環(huán)變化。其中,單自由度撲翼穩(wěn)定狀態(tài)下,其升力系數(shù)為0.3,阻力系數(shù)為0.065,升阻比約為4.6;雙自由度撲翼穩(wěn)定狀態(tài)下,其升力系數(shù)為1.2,阻力系數(shù)為0.23,升阻比約為5.2;....

圖4撲翼升力系數(shù)對比

為了闡述不同自由度對撲翼氣動特性的影響機(jī)制,分別取不同時(shí)刻單自由度、雙自由度和三自由度撲翼Fluent計(jì)算數(shù)據(jù)文件,導(dǎo)入到后處理軟件Tecplot進(jìn)行后處理,得到相應(yīng)的渦量云圖,如圖6所示。圖6的三個(gè)圖中左列為在t=0.25s,是撲翼的下?lián)錉顟B(tài),右列是t=0.75s時(shí)撲翼在相同位....

本文編號：3991080