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微型飞行器的仿生流体力学——昆虫产生高升力的机理和所需的功率

孙茂  唐剑  
【摘要】:微型飞行器若用常规气动布局,会有小Re数下不能产生足够的升力以平衡重量,无法控制等问题。相同尺寸的昆虫却是飞行的佼佼者,微型飞行器应仿效之。因而十分有必要研究昆虫产生高升力的机理及相应的能耗问题。本文用N-S方程模拟的方法研究了果蝇翼拍动运动中产生高升力的机理以及所消耗的能量。主要结果为:果蝇翼的拍动运动可产生大升力,平均C_L达到定常情形的2倍以上。产生大升力的原因有三:一是拍动初期翼的加速作用,其在短时间内产生强涡层及涡量矩,从而产生大升力;二是拍动中翼的周向转动效应,其消除了失速而产生大升力;三是拍动结束阶段翼的快速上仰转动效应,其也在短时间内产生强涡层及涡量矩,从而产生大升力。

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