仿生學(xué)機理的研究進展和微電子技術(shù)的日趨完善促進了學(xué)者們對仿昆蟲微型撲翼飛行器的研究熱情。仿昆蟲微型撲翼飛行器比起傳統(tǒng)的固定翼和旋翼飛行器,可以設(shè)計具有更小的結(jié)構(gòu)尺寸、更好的飛行機動性和更好的環(huán)境適應(yīng)性,在軍事及民用領(lǐng)域越來越受重視。作為產(chǎn)生升力和推力的核心部分,仿昆蟲柔性翼的設(shè)計在仿昆蟲微撲翼飛行器研制過程中占有重要地位。本文以仿生學(xué)研究為基礎(chǔ),通過提取不同昆蟲翅翼的主要結(jié)構(gòu)特征,建立了有限元靜力學(xué)和動力學(xué)分析模型,比較了不同昆蟲翅翼結(jié)構(gòu)的共同特征與差異性。以黃蜂翅翼為仿生對象,結(jié)合流固耦合分析及計算流體力學(xué)方法,分析了昆蟲翅翼結(jié)構(gòu)的幾何特性和柔性特性對氣動力的影響,在此基礎(chǔ)上提出了仿昆蟲微撲翼飛行器的柔性翼設(shè)計及優(yōu)化方法。本文主要研究內(nèi)容包括以下幾個部分:1.在昆蟲飛行仿生學(xué)原理研究的基礎(chǔ)上,提取出昆蟲翅翼的主要結(jié)構(gòu)特征,分別建立了黃蜂、蝴蝶、家蠅翅翼結(jié)構(gòu)的有限元模型,通過有限元靜力學(xué)分析和動力學(xué)分析比較不同翅翼柔性特性和模態(tài)特性的共同點和差異性;2.將黃蜂翅翼幾何特性（展弦比、扭轉(zhuǎn)中心）與翅翼氣動力模型建立聯(lián)系,通過計算對比不同幾何特性下的氣動模型的氣動特性,研究幾何特性對翅翼氣動... 

【文章來源】：武漢科技大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

蜂鳥

圖 1. 3 機械蝴蝶 圖 1. 4 DelFly Explorer德國 FESTO 公司設(shè)計制作飛行器系列包括 Smart Inversion（魔方）、Sma能鳥）、Bionic Opter（機械蜻蜓）、eMotion Butterfly（仿生蝴蝶）、A中水母）、Air Peguin（仿生企鵝）等，其中 Smart Bird、Bionic Opter、eterfly（如圖 1.5-圖 1.7 所示）更是近幾年廣受追捧的仿生撲翼飛行器。此外，哈佛大學(xué)還在研制的尺寸更小的機器蒼蠅[1]（如圖 1.8 所示）。

武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文南京航空航天大學(xué)研制的撲翼飛行器試驗機為仿鳥式，2002 年樣機“黃鶯”試飛成功，最新仿鳥樣機的控制水平和飛行時間達到美國“MicroBat”水平。圖 1.9是南京航空航天大學(xué)的仿鳥撲翼機樣機之一“天鷹”。圖 1. 5 Smart Bird 圖 1. 6 eMotion Butterfly

【參考文獻】：
期刊論文
[1]仿生微型撲翼飛行器中的空氣動力學(xué)問題研究進展與挑戰(zhàn)[J]. 楊文青,宋筆鋒,宋文萍,陳利麗.  實驗流體力學(xué). 2015(03)
[2]柔性撲翼氣動結(jié)構(gòu)耦合特性數(shù)值研究[J]. 陳利麗,宋筆鋒,宋文萍,楊文青.  空氣動力學(xué)學(xué)報. 2015(01)
[3]一種基于結(jié)構(gòu)動力學(xué)的柔性撲翼氣動結(jié)構(gòu)耦合方法研究[J]. 陳利麗,宋筆鋒,宋文萍,楊文青.  航空學(xué)報. 2013(12)
[4]基于結(jié)構(gòu)動力學(xué)的平板撲翼氣動彈性方法研究[J]. 陳利麗,宋筆鋒,宋文萍,楊文青.  空氣動力學(xué)學(xué)報. 2013(02)
[5]微型撲翼飛行器非定常運動對平尾的影響[J]. 楊茵,李棟,張振輝.  航空學(xué)報. 2012(10)
[6]仿鳥柔性撲翼氣動特性與能耗的數(shù)值研究[J]. 肖天航,段文博,昂海松.  空氣動力學(xué)學(xué)報. 2011(06)
[7]N-S方程數(shù)值研究翼型對微型撲翼氣動特性的影響[J]. 楊文青,宋筆鋒,宋文萍.  計算力學(xué)學(xué)報. 2011(02)
[8]微型撲翼低雷諾數(shù)繞流氣動特性研究[J]. 楊文青,宋筆鋒,宋文萍,李占科.  空氣動力學(xué)學(xué)報. 2011(01)
[9]高效確定重疊網(wǎng)格對應(yīng)關(guān)系的距離減縮法及其應(yīng)用[J]. 楊文青,宋筆鋒,宋文萍.  航空學(xué)報. 2009(02)
[10]適合于柔性結(jié)構(gòu)撲翼飛行器的空間非定常渦格法[J]. 余春錦,昂海松,陳青,張敏,張莉.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2008(04)

博士論文
[1]柔性體與流體耦合運動的數(shù)值模擬和實驗研究[D]. 王思瑩.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]仿生柔性體與流體耦合運動問題的研究[D]. 韓臻博.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]微型飛行器柔性翼氣動及抗風(fēng)特性研究[D]. 何飛.西北工業(yè)大學(xué) 2007
[3]有限翼展撲動翼的歐拉方程數(shù)值模擬[D]. 龔凱.西北工業(yè)大學(xué) 2003



本文編號：3596455