仿昆虫微型扑翼飞行器气动设计及优化

admin · 发表于 2022-9-12 10:38:21

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雅宝题库解析：
本文通过计算流体力学数值模拟方法研究在不同飞行状态下，扑翼运动参数和几何参数对其所受气动力的影响及所需能耗。并基于这些结果分析扑翼设计及优化题目，主要优化指标为运动中的能耗，其中包括气动力和惯性力分别作用的部分。对扑翼的运动参数分析结果表明：悬停时，分别改变攻角，拍动角，频率翻转时间和翻转方向，通过对比扑翼周围流场信息和气动力发现升力随攻角增大而迅速增加，在约附近取得最大值，之后随增大而减小；阻力和能耗则随攻角的增大一直增大，其中惯性力对能耗的贡献几乎不随变化；增大和，扑翼受到的气动力和能耗相应增加；的改变对扑翼受到的气动力影响很小；改变扑翼做翻转运动时的转动方向，在其它运动参数不变的情况下，扑翼受到的升、阻力都明显增加，此时能耗也相应加大。对扑翼的几何参数分析结果表明：当截面形状由钝头平板变为椭圆时，同样运动条件下扑翼产生的升力减小，而克服惯性力所消耗的能耗却增大；当增加扑翼的展弦比时，气动力和能耗均大幅增加；改变扑翼翻转运动的转轴位置时，对气动力几乎不影响，对气动力矩和能耗略有影响。对扑翼不同飞行状态的分析结果表明：前飞时，扑翼受到的升力和阻力与悬停时相比，下拍时增加，上拍时减小，且前飞速度越大越明显。上飞时，扑翼的升力和阻力变化规律与悬停时类似，只是平均值要小于悬停时的值。根据扑翼在不同状态下气动特性，以最大升力/推力或最小能耗为优化设计指标，初步获得了扑翼运动参数和几何参数的优化组合，为扑翼微型飞行器的设计提供了一定的理论依据。

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