自然界存在的飛行方式長期以來一直是人類設(shè)計飛行器的靈感來源。隨著研制微型飛行器熱潮的不斷興起,人們對昆蟲的撲翼飛行越來越感興趣。研究昆蟲的氣動力特性對生物進化過程的揭示和飛行器的設(shè)計有重要意義。本文采用課題組自主開發(fā)的ALE程序與商業(yè)軟件CFX相結(jié)合的CFD數(shù)值模擬方法,分析蜻蜓懸停飛行時三維剛性翼的氣動性能和能耗問題。計算結(jié)果表明,在一個完整的拍動周期內(nèi),維持懸停飛行的升力在下沖程較大,在上沖程較小。在下沖程期間,一個新的渦環(huán)完成了從形成、發(fā)展到脫落的整個過程,而在上沖程期間,幾乎不產(chǎn)生新的渦。因此認為,下沖程期間新渦環(huán)的形成和發(fā)展是升力產(chǎn)生的主要原因,上沖程期間脫落的渦環(huán)停留在翅膀下方,對翅膀的影響較小。二維翼與三維翼的區(qū)別在于,三維翼的流場結(jié)構(gòu)沿翼展方向是不斷變化的。渦環(huán)、壓力、流場流速均沿翼展方向逐漸增大,且前緣渦沿翼展方向脫落的越來越早。通過對翻轉(zhuǎn)起始時間的研究,得到一種可能產(chǎn)生大升力的拍動方式。保持平動的運動方式不變,令沖程翻轉(zhuǎn)開始的時間分別提前或延后一個運動周期的2%、4%、6%和8%,通過計算其垂直力系數(shù)、推力系數(shù)和功率系數(shù),分析流場結(jié)構(gòu)的變化,闡述沖程翻轉(zhuǎn)開始的時間對...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 昆蟲飛行的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 問題的提出
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
2 昆蟲飛行的理論基礎(chǔ)
    2.1 昆蟲翅的幾何構(gòu)造
    2.2 昆蟲懸停飛行的拍動方式
    2.3 控制方程
    2.4 離散方法
    2.5 氣動參數(shù)
3 CFD數(shù)值模擬方法的驗證
    3.1 蜻蜓后翅的簡化幾何模型
    3.2 模型網(wǎng)格劃分
    3.3 蜻蜓后翅的簡化拍動方式
    3.4 CFX求解器設(shè)置
    3.5 計算結(jié)果與分析
        3.5.1 網(wǎng)格收斂性驗證
        3.5.2 結(jié)果對比
        3.5.3 升力產(chǎn)生機制
        3.5.4 流場結(jié)構(gòu)沿翼展方向的變化
    3.6 本章小結(jié)
4 提前翻轉(zhuǎn)對氣動特性的影響
    4.1 拍動方式
    4.2 計算模型
    4.3 結(jié)果與分析
        4.3.1 提前翻轉(zhuǎn)模式對氣動參數(shù)的影響
        4.3.2 提前翻轉(zhuǎn)模式對升力產(chǎn)生機制的影響
        4.3.3 提前翻轉(zhuǎn)模式對流場的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 延后翻轉(zhuǎn)對氣動特性的影響
    5.1 拍動方式
    5.2 計算模型
    5.3 結(jié)果與分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3877735