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模型昆虫翼挥拍运动中的气动力和流动结构

唐剑  孙茂  
【摘要】:针对小尺寸昆虫的悬停飞行,用N-S方程模拟的方法研究了模型翼做挥拍运动时的气动力特性和流动结构。典型情况下(俯仰轴在模型翼25%弦长处,模型翼俯仰运动与挥拍运动同步),平均升力系数C_L达到0.77,比定常前飞时C_L=0.6增加了28%,可以平衡昆虫的重量,使昆虫保持悬停飞行。模型翼俯仰运动相对于挥拍运动的相位关系,会改变升力和阻力的峰值和平均值。当俯仰运动超前挥拍运动7.5%周期时,平均升力系数比定常运动的升力系数提高了63%,超过昆虫的重量,这样可以提供额外的升力用于机动和控制。产生大升力的原因有二,一是拍动中翼的周向运动,其消除了失速而产生大升力;二是拍动结束阶段翼的快速上仰运动,其结果在短时间内产生大涡量而产生大升力。

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