【摘要】：基于半轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的半轉(zhuǎn)翼通過連續(xù)不對稱轉(zhuǎn)動的翼片來模仿昆蟲飛行,能避免由自身往復(fù)擺動產(chǎn)生的慣性力,使半轉(zhuǎn)翼飛行器更有利于飛行。本文基于半轉(zhuǎn)翼前期研究的成果,結(jié)合昆蟲飛行機(jī)制分析半轉(zhuǎn)翼的升力形成機(jī)制,以期為飛行器的升力形成機(jī)理和升力提高途徑提供支持,對半轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)應(yīng)用于飛行具有重要意義。首先,分析并總結(jié)了國內(nèi)外對昆蟲飛行機(jī)制的研究,介紹了半轉(zhuǎn)翼工作原理及其基本運(yùn)動。在XFlow中建立半轉(zhuǎn)翼的流場分析模型,根據(jù)其運(yùn)動規(guī)律表示出幾何體的運(yùn)動方程并設(shè)定半轉(zhuǎn)翼流場分析模型的相關(guān)參數(shù),計算得到半轉(zhuǎn)翼單翼片在設(shè)定狀態(tài)下的升力變化規(guī)律及流場分布特點(diǎn)。通過確定升力及流場的后處理方法為半轉(zhuǎn)翼飛行升力形成機(jī)理提供了一個定性分析的基礎(chǔ)。其次,基于半轉(zhuǎn)翼單翼片的升力變化規(guī)律及流場分布特點(diǎn)對半轉(zhuǎn)翼升力形成機(jī)理進(jìn)行了深入分析。獲得了翼片各展弦比及曲柄轉(zhuǎn)速下對半轉(zhuǎn)翼升力的影響,分析出影響升力的關(guān)鍵參數(shù)。通過對半轉(zhuǎn)翼片與對稱轉(zhuǎn)動翼片的比較,證明半轉(zhuǎn)翼因其不對稱轉(zhuǎn)動特性能有效產(chǎn)生升力。闡明翼片附近渦量、速度及壓力的分布對升力的影響,通過描述半轉(zhuǎn)翼產(chǎn)生升力的流場特征,闡釋出半轉(zhuǎn)翼升力形成及變化的原因,分析了半轉(zhuǎn)翼的類旋轉(zhuǎn)環(huán)流效應(yīng),初步揭示半轉(zhuǎn)翼升力形成的機(jī)理,為提高半轉(zhuǎn)翼升力指明了方向。再次,建立雙翼片半轉(zhuǎn)翼流場分析模型,比較了單雙翼片半轉(zhuǎn)翼的升力變化規(guī)律,同時分析了半轉(zhuǎn)翼懸停狀態(tài)下不同翼片間隙值時升力的變化規(guī)律,利用Matlab擬合出各間隙值下的升力并進(jìn)行對比,得到翼片間隙值變化對半轉(zhuǎn)翼升力的影響。獲得有無添加中間框架時雙翼片流場中氣流的運(yùn)動規(guī)律,并說明翼片附近速度及壓力的分布對半轉(zhuǎn)翼升力的影響。比較半轉(zhuǎn)翼懸停飛行升力機(jī)制與韋斯—福效應(yīng)的異同,有助于進(jìn)一步認(rèn)識半轉(zhuǎn)翼懸停飛行升力機(jī)制。最后,圍繞前進(jìn)狀態(tài)下半轉(zhuǎn)翼樣機(jī)模型的升力形成機(jī)理展開研究。得到樣機(jī)在初始零迎角狀態(tài)下不同曲柄轉(zhuǎn)速及來流速度,以及初始非零迎角狀態(tài)下不同初始迎角時的升力變化規(guī)律。分析出繞翼片的前緣渦,翼面上的展向流以及脫落尾渦的運(yùn)動規(guī)律,并比較了半轉(zhuǎn)翼前進(jìn)飛行升力機(jī)制與昆蟲延遲失速效應(yīng)及尾渦捕獲效應(yīng)的異同。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V211.41
【圖文】：

圖 1.1 小黃蜂的拍-合機(jī)制2 所示，1996 年 C.P.Ellington[22]等在進(jìn)行風(fēng)洞實驗時將拴著的果表明，鷹蛾之所以可以產(chǎn)生較大的升力是因為翼翅上的失速中都未脫落。并且，在失速渦流的中間還存在展向氣流，其對

圖 1.2 模型鷹蛾翅拍動運(yùn)動時的前緣渦 年 M.H.Dickinson[7]等將果蠅翼翅模型置于裝滿礦物油所示。結(jié)果表明，由翼翅轉(zhuǎn)動和尾部渦流形成的升力是部分。

果蠅模型實驗裝置

【參考文獻(xiàn)】

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2 牟曉蕾;孫茂;;昆蟲翅平面形狀和展弦比對其氣動性能的影響[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2011年11期

3 王孝義;梅林林;陳富強(qiáng);邱支振;;類兩足步行機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動幾何特征分析與應(yīng)用[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2011年06期

4 邱晗;王孝義;;半轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)—一種運(yùn)動仿生機(jī)構(gòu)的構(gòu)成及其基本運(yùn)動特性[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2011年04期

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本文編號：2794640