發(fā)布時間：2022-02-12 16:24

　　微型撲翼飛行器（簡稱“FWMAV”）是一種基于仿生學(xué)的模仿昆蟲或者鳥類飛行的新概念飛行器,同固定翼飛行器和旋翼飛行器相比,它可以通過模仿昆蟲和鳥類的飛行模式來克服常規(guī)飛行器在小尺度、低雷諾數(shù)下的氣動局限,僅用一副撲翼就能同時產(chǎn)生升力和推力,集升降、前飛和懸停功能于一體,通過調(diào)整撲翼運(yùn)動中的撲動參數(shù)就可以靈活的改變飛行狀態(tài),具有很強(qiáng)的機(jī)動性能和較高的飛行效率,更適用于執(zhí)行低空偵查、通信中繼等軍事任務(wù),具有很大的發(fā)展前景和研究價值。撲翼氣動機(jī)理是研制微型撲翼飛行器的理論基礎(chǔ),現(xiàn)階段關(guān)于撲翼氣動機(jī)理的研究雖已取得一些成就,但仍需不斷的發(fā)展和完善。本文選取昆蟲為仿生研究對象,采用計算流體力學(xué)方法分別數(shù)值研究翅翼的運(yùn)動方式和幾何特征對撲翼氣動特性的影響并通過撲翼實驗對數(shù)值研究的結(jié)論進(jìn)行驗證。本文的主要工作及貢獻(xiàn)如下:1、分析并比較了不同種類昆蟲翅翼運(yùn)動方式和幾何特征的差異,運(yùn)用新興的計算流體力學(xué)方法—格子Boltzmann方法建立撲翼數(shù)值計算模型,并對該方法進(jìn)行了算例驗證。2、通過依次增加撲翼運(yùn)動的自由度,系統(tǒng)研究了翅翼運(yùn)動方式對氣動力影響的變化規(guī)律。結(jié)果表明:單純的上下?lián)鋭樱ㄒ粋�運(yùn)動自由度）產(chǎn)... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

“Weis-Fogh”機(jī)制示意圖

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文的漩渦[13]，該前緣渦增大了撲翼環(huán)量，使得前緣處上表面形成低壓區(qū)，從而提高了撲翼產(chǎn)生的升力。常規(guī)機(jī)翼在飛行時，由于迎角的繼續(xù)增大，前緣渦會失穩(wěn)并脫落，導(dǎo)致升力急劇下降，這一現(xiàn)象稱為“失速現(xiàn)象”。但隨后他們又發(fā)現(xiàn)下?lián)溥^程中翅膀還存在一個強(qiáng)烈的沿展向流動的渦流，其在翼尖處與翼尖渦匯合并阻止了前緣渦的脫落，使得在整個平動過程撲翼都能保持大迎角狀態(tài)而不失速。這一現(xiàn)象被稱為“前緣渦和延遲失速”機(jī)制。此后，Birch 等[17]和 Liu[18]等分別從實驗測試和數(shù)值計算的角度證實了這一發(fā)現(xiàn)。

圖 1.3 “旋轉(zhuǎn)效應(yīng)”機(jī)制和“尾跡捕獲”機(jī)制示意圖[22]2）撲翼運(yùn)動參數(shù)的影響然界中，昆蟲飛行時會不停地改變多種撲動參數(shù)（如：撲動模式平面、撲動幅度等）來實現(xiàn)復(fù)雜的撲動動作以達(dá)到不同的飛行撲動參數(shù)對撲翼氣動特性的影響也是撲翼氣動機(jī)理的重要組成部雜撲翼運(yùn)動的撲翼微型飛行器設(shè)計提供堅實的理論基礎(chǔ)。近年來分內(nèi)容進(jìn)行了研究并取得了一些成果。s 等[23]選取果蠅為研究對象，數(shù)值分析了懸停狀態(tài)下四種不同撲動特性的影響，結(jié)果表明不同撲動模式產(chǎn)生的氣動力會有明顯[24]數(shù)值分析了前飛狀態(tài)下做沉浮運(yùn)動的撲翼的氣動特性，結(jié)果時間非對稱撲動可以同時增加撲翼前飛時的升力和推力。肖天航仿蜻蜓撲翼模型的氣動特性，發(fā)現(xiàn)當(dāng)翅膀上下?lián)湫谐痰臅r間比為[26]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]撲翼前飛時蜻蜓翅膀褶皺幅度的氣動效應(yīng)[J]. 魯旻,張子龍,仲政.  力學(xué)季刊. 2017(02)
[2]基于LBM研究彎度對褶皺翼型滑翔性能的影響[J]. 趙蘇蘇,石興,鄭耀,杜昌平.  科技通報. 2016(02)
[3]微型撲翼仿生“0”字和“8”字形撲動方式氣動特性研究[J]. 張紅梅,楊文青.  航空工程進(jìn)展. 2016(01)
[4]撲動軌跡對撲翼氣動特性影響的數(shù)值研究[J]. 朱建陽.  工程力學(xué). 2016(01)
[5]撲翼飛行器平面形狀對氣動力的影響研究[J]. 張小俊,胡淑玲.  飛行力學(xué). 2015(01)
[6]基于多GPU的格子Boltzmann法對槽道湍流的直接數(shù)值模擬[J]. 許丁,陳剛,王嫻,李躍明.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2013(09)
[7]昆蟲翅平面形狀和展弦比對其氣動性能的影響[J]. 牟曉蕾,孫茂.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2011(11)
[8]撲翼軌跡對空氣動力的影響[J]. 張永立,趙創(chuàng)新,徐進(jìn)良.  科學(xué)通報. 2006(06)

博士論文
[1]蜻蜓翅膀功能特性力學(xué)機(jī)制的仿生研究[D]. 李秀娟.吉林大學(xué) 2013
[2]低雷諾數(shù)非定常流場的數(shù)值方法及其在微型飛行器上的應(yīng)用[D]. 肖天航.南京航空航天大學(xué) 2009

碩士論文
[1]格子波爾茲曼方法在計算流體力學(xué)中的應(yīng)用研究[D]. 陶實.大連理工大學(xué) 2013



本文編號：3622046