柔性對(duì)生物的運(yùn)動(dòng)起著至關(guān)重要的作用,例如鳥(niǎo)類(lèi)的飛行和魚(yú)類(lèi)的游動(dòng).對(duì)柔性的研究有利于深刻地認(rèn)識(shí)一些動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)機(jī)制和制造高效推進(jìn)的仿生機(jī)器.文章在側(cè)向自由彈性細(xì)絲的模型基礎(chǔ)上,對(duì)不同柔性細(xì)絲的氣動(dòng)效能進(jìn)行了研究.數(shù)值模擬結(jié)果表明,在Karman渦街中,細(xì)絲的阻力系數(shù)隨著其柔性減小而減小,細(xì)絲尾端的振幅隨著其柔性減小而增大.結(jié)果還表明,在一定范圍的Reynolds數(shù)下,減小細(xì)絲柔性,細(xì)絲由在渦核之間穿梭擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)模式變成在渦街外側(cè)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)模式,其尾渦的對(duì)稱性也發(fā)生了明顯的變化. 

【文章來(lái)源】：氣體物理. 2019,4(06)

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

圖３未放人細(xì)絲之前撲翼產(chǎn)生的渦街??Ｆｉｇ．?３?Ｖｏｒｔｅｘ?ｓｔｒｅｅｔ?ｇｅｎｅｒａｔｅｄ?ｂｙ?ｆｌａｐｐｉｎｇ?ｗｉｎｇｓ??ｂｅｆｏｒｅ?ｆｉｌａｍｅｎｔ?ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ??

卷??數(shù)；／細(xì)絲頭端與撲翼尾端的水平距離；／：撲翼的??撲動(dòng)頻率，表１的數(shù)據(jù)除細(xì)絲彎曲剛度／ａ以外，??其他參數(shù)和參考文獻(xiàn)［１２］取值相同．??Ｒｅ?－?ｐｄｌｌｘ／ｕ，?Ｓｔ?＝?ｆｄ／Ｕｘ?，??ｉ４（１?＝?２ｃｓｉｎ６／ｄ，?ＤＬ?＝?Ｄ／Ｌ，?Ｋｂ?＝?Ｋｂ?／ｐｏＵ２Ｌ３??有研究表明，在Ｓｔｒｏｕｈａｌ數(shù)義在０．２￣０．４的??區(qū)間內(nèi)Ｘ４ｄ），魚(yú)類(lèi)的推進(jìn)效率最高［｜４］，??為了得到穩(wěn)定的計(jì)算結(jié)果，避免不必要的計(jì)算，本??文所選取的Ｓｔ，均在０．２￣０．４范圍內(nèi)（圖２［１２］中的??灰色區(qū)域）．圖中口代表模式１，細(xì)絲在渦核之間穿??梭擺動(dòng)；〇代表模式２，細(xì)絲在渦街外側(cè)擺動(dòng)；Ａ??代表模式３，細(xì)絲在渦街中間微弱擺動(dòng)；？代表模??式４，細(xì)絲夾在渦帶之間往復(fù)擺動(dòng)．??表１數(shù)值模擬中采用的無(wú)量綱化參數(shù)??Ｔａｂｌｅ?１?Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｕｓｅｄ?ｉｎ?ｎｕｍｅｒｉｃａｌ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ??Ｇｒｏｕｐ?Ａ??Ｒｅ??Ｋｂ??〇，??ｆ??ｅ??２５５??ｌｘｌＯ＇５??２．０??０．３??２５??５ｘｌ〇－５??ｌｘｌ〇＇４??５ｘＨＴ４??ｌｘｌ（Ｔ３??Ｇｒｏｕｐ?Ｂ??Ｒｅ??Ｋｂ??ｆ??６??２５５??ｌｘｌ（Ｔ５??２．０??０．４??２０??５ｘｌ〇－５??ｌｘｌ〇＇４??５ｘｌ〇－４??ｌｘｌ〇￣３??Ｇｒｏｕｐ?Ｃ??Ｒｅ??Ｋｂ??〇，??ｆ??６??２５５??ｌｘｌＯ－５??５ｘｌ〇－５??ｌｘｌ〇４??５ｘｌ（Ｔ４??ｌｘｌ（Ｔ３??２．０??０．５５??１５??Ｇｒｏｕｐ?Ｄ??Ｒｅ??Ｋｂ??

第６期??劉亮，等：撲翼尾跡中細(xì)絲的柔性對(duì)氣動(dòng)效能的影響??５３??＇夂，？?Ｉ??（ｃ）?０Ｊ５Ｔ??，飛？？參??（ｄ）?１．０７１??圖４彈性細(xì)絲呈現(xiàn)模式】運(yùn)動(dòng)時(shí)細(xì)絲在１個(gè)擺動(dòng)??周期內(nèi)的４個(gè)時(shí)刻渦量云圖??Ｆｉｇ．?４?Ｖｏｒｔｉｃｉｔｙ?ｎｅｐｈｏｇｒａｍｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｌａｓｔｉｃ?ｆｉｌａｍｅｎｔ?ａｔ?ｆｏｕｒ?ｔｉｍｅ??ｉｎｓｔａｎｔｓ?ｉｎ?ａ?ｐｅｒｉｏｄ?ｏｆ?ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ?ｉｎ?ｍｏｄｅ?１??圖５細(xì)絲尾端軌跡圖??Ｆｉｇ．?５?Ｆｉｌａｍｅｎｔ?ｔａｉｌ?ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ??通過(guò)改變細(xì)絲的柔性，可以發(fā)現(xiàn)，隨著細(xì)絲的??柔性減小，細(xì)絲的阻力系數(shù)減�。ㄈ鐖D６所示），細(xì)??絲的尾端振幅增大（如圖７所示）．由圖８細(xì)絲的尾??部渦量云圖可以看出，隨著柔性的減小，細(xì)絲尾渦??對(duì)稱性得到增強(qiáng)，對(duì)稱尾渦產(chǎn)生了更大的推力，所??以細(xì)絲的阻力系數(shù)減�。@一實(shí)驗(yàn)結(jié)果和前人??Ｒａｓｐａ的研究相吻合？?２０１３年，Ｒａｓｐａ等［叫研究了??并列布置的兩個(gè)撲翼的推進(jìn)特性及其尾渦結(jié)構(gòu)，發(fā)??現(xiàn)異相運(yùn)動(dòng)（相位差為ＴＴ）的兩個(gè)撲翼能夠產(chǎn)生對(duì)??稱的尾渦，而相位差為７７／２的兩個(gè)撲翼則產(chǎn)生不對(duì)??稱的尾渦，并且對(duì)稱的尾渦結(jié)構(gòu)有利于產(chǎn)生更大的??推力．細(xì)絲的柔性減小，在相同的側(cè)向力的誘導(dǎo)下，??剛度大的細(xì)絲更不容易彎曲．所以隨著細(xì)絲柔性的??減小，細(xì)絲的尾端振幅增大．??Ｋｂ??圖６細(xì)絲阻力系數(shù)和柔性之間的關(guān)系??Ｆｉｇ．?６?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｄｒａｇ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ??ａｎｄ?ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｉｌａｍｅｎｔ??Ｋｂ??閣７細(xì)絲


本文編號(hào)：3430308