【摘要】：仿生撲翼微型飛行器是一種全新的飛行器設(shè)計結(jié)構(gòu),具有體積小、質(zhì)量輕、隱身性能優(yōu)異和可操作性強(qiáng)等特點(diǎn),不僅能夠像微型旋翼飛行器一樣懸停、側(cè)飛、倒飛、垂直起降,還能夠如同微型固定翼飛行器那樣進(jìn)行長距離巡航和快速高飛,不論是在軍事領(lǐng)域還是在民用方面都具有強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。而蜻蜓,因為其優(yōu)異的飛行本領(lǐng),作為微型撲翼飛行器最合適的仿生對象一直是科學(xué)家們研究的熱門課題。隨著計算流體力學(xué)的不斷發(fā)展和實驗技術(shù)設(shè)備的不斷更新,對蜻蜓翅膀氣動特性的研究也不斷深入,但是目前對蜻蜓雙翅共同滑翔時其前、后翅的氣動特性以及蜻蜓雙翅之間的相互干擾效應(yīng)的研究卻還不夠充分。本文在蜻蜓雙翅實際結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上,基于逆向工程設(shè)計利用三維建模軟件CATIA建立了接近真實蜻蜓前翅和蜻蜓后翅的三維褶皺模型,利用計算流體力學(xué)方法探究了蜻蜓翅膀在不同情況下滑翔飛行時的氣動特性。本文主要研究內(nèi)容安排如下:為了探究褶皺結(jié)構(gòu)是否能對蜻蜓后翅氣動性能產(chǎn)生正面的影響,褶皺結(jié)構(gòu)對蜻蜓后翅氣動性能的影響是否與雷諾數(shù)相關(guān),本文利用計算流體力學(xué)方法分別計算了三維蜻蜓后翅褶皺模型和擁有同樣外形的三維后翅平板模型在不同攻角、不同雷諾數(shù)下滑翔飛行時的氣動力。結(jié)果表明,褶皺結(jié)構(gòu)的存在會明顯提高蜻蜓后翅的升力,但是同時也會略微增大其阻力,并且褶皺結(jié)構(gòu)對蜻蜓后翅氣動性能的影響與雷諾數(shù)相關(guān)。為了進(jìn)一步探究蜻蜓雙翅在不同情況下共同滑翔飛行時的氣動特性,本文利用計算流體力學(xué)方法計算了蜻蜓前翅、蜻蜓后翅和蜻蜓雙翅分別在不同攻角、不同速度和不同相位下滑翔飛行時的氣動力,對比分析不同情況下前翅與后翅的氣動特性。結(jié)果表明,相較于單獨(dú)滑翔,蜻蜓雙翅共同滑翔飛行時其前翅與后翅的氣動效能均在一定程度上有所增強(qiáng),尤其是在小攻角情況下,前翅氣動效能的增強(qiáng)效果更明顯;當(dāng)較小攻角時,蜻蜓雙翅共同滑翔時其前翅與后翅的氣動性能均隨速度的增大明顯增大;蜻蜓雙翅共同滑翔時其前翅與后翅的氣動性能均隨著蜻蜓雙翅之間距離的增大而逐漸降低。
【圖文】：

圖2-1 CFD求解流程圖 3 個部分：為構(gòu)建模型、網(wǎng)格劃分和設(shè)置邊界具體的數(shù)值計算，完成求解。結(jié)果的具體演示。FLUENT，PHOENICS，CFX，STA容主要通過商業(yè)軟件STAR CCM+計真軟件簡介高度集成化的數(shù)值仿真模擬軟件，，了獨(dú)特的網(wǎng)格生成技術(shù)，可以很好

） 模型建立或者模型導(dǎo)入，STAR CCM+軟件可以構(gòu)建模型，入復(fù)雜形狀數(shù)據(jù)。） 表面準(zhǔn)備，例如包面，具有保持幾何形狀、簡化幾何、防止觸、泄露檢查和自動補(bǔ)洞等功能。） 表面網(wǎng)格重構(gòu)。） 自動生成體網(wǎng)格，STAR CCM+軟件中可以生成切割體網(wǎng)格網(wǎng)格、六面體網(wǎng)格和多面體網(wǎng)格等多種不同形式的網(wǎng)格單元CM+是一個強(qiáng)大的數(shù)值模擬分析軟件，具有以下優(yōu)點(diǎn)：方便易用。高度集成化的軟件包。自動化網(wǎng)格劃分。大量的物理模型。強(qiáng)大的后處理功能。R CCM+軟件進(jìn)行數(shù)值模擬分析的流程如圖2-2所示。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V211.5;V276

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本文編號：2657105