低雷諾數旋轉翼動態(tài)失速特性機理的研究及形狀優(yōu)化.pdf

1、自然界中昆蟲飛行具有高靈活度、高效率及高穩(wěn)定性的特點，能夠實現懸停等高難度的飛行技巧。動態(tài)失速，即延遲失速機制及與之相關的前緣渦是昆蟲飛行能產生高升力的重要機理之一，這種機理在低雷諾數的旋轉翼分析中也得到了證實。隨著近來微型飛行器和多旋翼無人機的迅速發(fā)展，越來越多地研究集中于低雷諾數旋轉翼的動態(tài)失速機理，然而低雷諾數的延遲失速作用與高雷諾數下的作用存在顯著不同，其原因尚沒有定論。
　　本文使用天蛾翅膀形狀的模型，以初始加速的旋轉運

2、動作為簡化的撲翼運動模型，對昆蟲繞流控制方程中的兩個重要參數雷諾數和展弦比對動態(tài)失速機理的影響進行了系統(tǒng)研究。本文對從100到5.4×105范圍內的雷諾數下旋轉翼的氣動力系數、效率及渦結構的分析結果表明在大多數昆蟲飛行的低雷諾數范圍內，旋轉翼不發(fā)生一般意義的失速，在大攻角時升力不會出現突然下降而是仍隨雷諾數增大而升高，直至超過一定界限為止。此外，對展弦比從5.56到11.12范圍內的旋轉翼氣動性能和渦結構的分析結果表明，在所研究的范圍內

3、前緣渦結構會隨展弦比發(fā)生變化而氣動力系數對展弦比的變化并不敏感。相同雷諾數下對于高攻角下的旋轉翼，較小的展弦比能夠獲得更好的氣動效率，反之則較大展弦比的旋轉翼性能更優(yōu)?；谝陨戏治?，本文還提出了一種探究天蛾翅膀模型形狀優(yōu)化的思路，與原始模型比較結果表明，經過優(yōu)化后的翼形使得翼面近翼根附近附著的前緣渦穩(wěn)定性起到增強作用，在減小40%翼形面積的同時將升力有效地增大了15%，氣動效率也得到明顯提升。
　　本文關于雷諾數和展弦比對旋轉翼動