撲翼氣動分析的數(shù)值與理論研究.pdf

1、近年來，隨著微納米技術(shù)的蓬勃發(fā)展，微撲翼飛行器的研究越來越引起學(xué)者們的重視。這些飛行器的飛行雷諾數(shù)一般在1.00×10-1.00×104之間，低雷諾數(shù)導(dǎo)致氣流的黏性效應(yīng)明顯增強(qiáng)。而傳統(tǒng)的氣動布局和飛行方式會帶來升力不足、效率低及穩(wěn)定性差等問題。然而，大自然中的鳥類和昆蟲是靠拍動翅膀來飛行的，顯然這些動物是利用非定常流來獲得推力和升力的。
　　 論文借助于仿生學(xué)手段，參考自然界中鳥類和昆蟲的飛行參數(shù)，利用計算流體力學(xué)軟件FLUEN

2、T及嵌入UDF和動網(wǎng)格技術(shù)，通過求解Navier-Stokes方程，數(shù)值模擬了微撲翼飛行器非定常的流動特征。
　　 本文研究的主要工作體現(xiàn)在以下幾個部分:
　　 1.對計算方法的研究。掌握計算流體力學(xué)軟件FLUENT的應(yīng)用，以及動態(tài)網(wǎng)格技術(shù)和軟件的二次開發(fā)功能一用戶自定義函數(shù)(UDF)。熟悉掌握C語言編程基礎(chǔ)知識。
　　 2.從單翼模型的建立、運(yùn)動方程的選擇以及相關(guān)參數(shù)的設(shè)置等方面進(jìn)行講解。對單翼模型的簡諧運(yùn)動以

3、及超前、對稱和滯后三種模態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值研究并主要從壓力和速度矢量兩方面進(jìn)行空氣動力學(xué)特性的分析。
　　 3.在理論方面，簡單介紹了Weis-Fogh機(jī)構(gòu)及在無間隙時和有間隙時Weis-Fogh機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的速度環(huán)量;在數(shù)值計算方面，對雙翼模型的超前、對稱和滯后三種模態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值計算研究并主要從渦量、壓力和速度矢量三方面進(jìn)行空氣動力學(xué)特性的分析，并且對雙翼模型的超前模態(tài)在不同控制飛行參數(shù)時的空氣動力學(xué)性能進(jìn)行了分析。這些是以前學(xué)

4、者沒有涉及過的。
　　 本文研究的主要創(chuàng)新點(diǎn)主要有以下幾個方面:
　　 1.對二維單翼模型的超前、對稱和滯后三種模態(tài)用計算流體力學(xué)軟件FLUENT及嵌入UDF和動網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行了數(shù)值模擬，并從壓力和速度矢量兩方面分析了翼型獲得高升力的原因。
　　 2.對二維雙翼模型的超前、對稱和滯后三種模態(tài)用計算流體力學(xué)軟件FLUENT及軟件的二次開發(fā)功能進(jìn)行了數(shù)值模擬，并從渦量、壓力和速度三方面分析了翼型獲得高升力的原因。