撲翼氣動分析的數(shù)值與理論研究.pdf

1、近年來，隨著微納米技術的蓬勃發(fā)展，微撲翼飛行器的研究越來越引起學者們的重視。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)導致氣流的黏性效應明顯增強。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)，利用計算流體力學軟件FLUEN

2、T及嵌入UDF和動網格技術，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。掌握計算流體力學軟件FLUENT的應用，以及動態(tài)網格技術和軟件的二次開發(fā)功能一用戶自定義函數(shù)(UDF)。熟悉掌握C語言編程基礎知識。
　　 2.從單翼模型的建立、運動方程的選擇以及相關參數(shù)的設置等方面進行講解。對單翼模型的簡諧運動以

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

4、者沒有涉及過的。
　　 本文研究的主要創(chuàng)新點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)用計算流體力學軟件FLUENT及嵌入UDF和動網格技術進行了數(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)用計算流體力學軟件FLUENT及軟件的二次開發(fā)功能進行了數(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。