论文摘要
自然界中的鸟类和昆虫通过扑动单翼或双翼完成各种飞行动作,其飞行方式机动灵活、飞行效率高,受到了研究者的广泛关注。研究扑翼飞行过程中的空气动力学机理能够为高性能扑翼飞行器的精细化设计提供理论依据。本文针对二维刚性平板扑动时的气动特性展开了数值研究,采用重叠动网格方法处理动边界。首先研究单平板在给定雷诺数Re、斯特劳哈数St和平板运动形式下,平板厚度对扑动平板尾迹涡形态的影响以及不同厚度下扑动平板的气动特性,然后改变基于频率f的斯特劳哈数St,研究St数对扑动平板气动特性和尾迹涡形态的影响以及厚度和St的耦合作用。在此基础上,研究了前后串列扑动平板条件下,上下游平板的相互耦合作用以及厚度对串列平板推力系数、推进效率以及上游平板尾涡对下游平板涡结构的影响特性。研究发现,St数不变时,厚度影响单平板尾涡脱落的时间,尾迹涡的强度随厚度的增加而增大,推力系数峰值随厚度的增加而减小。当St数从0.2逐渐升高到0.38,单平板尾迹涡的形态从卡门涡街逐渐转变为反卡门涡街,对于不同厚度的平板,转变的临界St数在0.24～0.27 之间。串列平板条件下,上游平板改变了下游平板的来流条件,导致下游平板推力系数峰值增加了近两倍,平均推力系数大幅度增加。下游平板在推力系数峰值时刻,有效迎角增大,流动分离提前发生。增加厚度,上游平板升力系数峰值降低,下游平板升力系数受厚度影响不明显,下游平板推力系数和推进效率随厚度增加而降低。不同厚度上游平板脱落的涡与下游平板前缘涡的耦合存在两种状态,一种是上游平板脱落的逆时针涡与下游平板上表面旋向相反的涡相互耦合,另一种是与下游平板下表面旋向相同的涡相互耦合,加快前缘涡的卷起。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 陈好
导师: 石兴
关键词: 平板,厚度,气动特性,推力系数
来源: 浙江大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 力学,航空航天科学与工程
单位: 浙江大学
分类号: V211
DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000925
总页数: 80
文件大小: 7239K
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