仿生撲翼飛行器的設(shè)計(jì)及氣動力分析
發(fā)布時間:2023-03-19 03:29
撲翼飛行器是一種通過翅翼的拍打運(yùn)動產(chǎn)生升力和推力的新型飛行器。它具有機(jī)動性靈活、飛行效率高、隱蔽性好等優(yōu)點(diǎn),在許多領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景,被認(rèn)為是最有發(fā)展空間的微型飛行器。本文基于仿生學(xué)原理,對自然界飛行生物的飛行機(jī)理、撲翼飛行機(jī)構(gòu)和撲翼氣動力特性進(jìn)行了研究,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)研制了撲翼飛行器樣機(jī)和混合驅(qū)動樣機(jī),并完成了樣機(jī)的飛行測試實(shí)驗(yàn)。具體研究工作如下:首先,對自然界飛行生物的飛行機(jī)理進(jìn)行了分析研究。從仿生學(xué)的角度,分別對昆蟲、鳥類和蝙蝠的翅膀構(gòu)造和撲翼運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行了分析研究,進(jìn)而分析了自然界飛行生物實(shí)現(xiàn)飛行的高升力機(jī)制。其次,對撲翼飛行器樣機(jī)的撲翼驅(qū)動方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。分析現(xiàn)有驅(qū)動方式的優(yōu)缺點(diǎn),在微電機(jī)驅(qū)動方式的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)撲翼飛行器樣機(jī)的撲動機(jī)構(gòu)。對撲動機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和運(yùn)動學(xué)分析,設(shè)計(jì)撲翼機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù),并利用MATLAB和ADAMS軟件對撲動機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)仿真。結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的撲翼機(jī)構(gòu)符合撲翼運(yùn)動規(guī)律,具有良好的運(yùn)動特征。再次,對撲翼運(yùn)動中翅翼的氣動特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究;诹黧w力學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)的理論,根據(jù)撲翼運(yùn)動的特點(diǎn),建立了翅翼運(yùn)動的二維幾何模型和網(wǎng)格模型。采用壓力速度耦合算...
【文章頁數(shù)】:91 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
1.1 選題背景及意義
1.1.1 課題的研究背景
1.1.2 研究的目的和意義
1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析
1.2.1 仿昆蟲微型撲翼飛行器
1.2.2 仿鳥類微型撲翼飛行器
1.2.3 仿蝙蝠微型撲翼飛行器
1.2.4 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
1.3 論文的主要研究內(nèi)容
2 撲翼飛行機(jī)理分析
2.1 昆蟲飛行機(jī)理的分析
2.1.1 昆蟲的翅翼結(jié)構(gòu)和飛行規(guī)律
2.1.2 昆蟲的高升力機(jī)制
2.2 鳥類飛行機(jī)理的分析
2.2.1 鳥類的翅膀結(jié)構(gòu)和飛行規(guī)律
2.2.2 鳥類的高升力機(jī)制
2.3 蝙蝠飛行機(jī)理的分析
2.4 飛行器各部分對飛行的影響
2.5 本章小結(jié)
3 撲翼飛行器驅(qū)動方案的分析與設(shè)計(jì)
3.1 撲翼驅(qū)動方案的分析
3.1.1 撲翼驅(qū)動方式的分析
3.1.2 典型撲翼機(jī)構(gòu)的分析
3.2 撲翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.2.1 空間RSSR機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析
3.2.2 撲翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)
3.2.3 基于MATLAB的運(yùn)動學(xué)仿真
3.3 撲翼機(jī)構(gòu)的ADAMS運(yùn)動仿真
3.4 本章小結(jié)
4 仿生撲翼飛行器氣動性能研究
4.1 氣動分析理論依據(jù)
4.1.1 流體力學(xué)理論
4.1.2 計(jì)算流體力學(xué)
4.1.3 FLUENT的數(shù)值模擬流程
4.2 基于FLUENT的撲翼數(shù)值模擬研究
4.2.1 柔性翅翼模型的建立
4.2.2 撲翼運(yùn)動模型的建立
4.2.3 性能參數(shù)的描述
4.2.4 計(jì)算區(qū)域的設(shè)定與網(wǎng)格劃分
4.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析
4.4 本章總結(jié)
5 仿生飛行器樣機(jī)研制與實(shí)驗(yàn)研究
5.1 撲翼飛行器樣機(jī)研制與飛行實(shí)驗(yàn)
5.1.1 樣機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)與器件選型
5.1.2 樣機(jī)傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.1.3 樣機(jī)的建模、加工和裝配
5.1.4 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.1.5 樣機(jī)的飛行實(shí)驗(yàn)
5.2 混合驅(qū)動樣機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)測試
5.2.1 樣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與器件選型
5.2.2 樣機(jī)的組裝與實(shí)驗(yàn)測試
5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
6.1 工作總結(jié)
6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
本文編號:3764460
【文章頁數(shù)】:91 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
1.1 選題背景及意義
1.1.1 課題的研究背景
1.1.2 研究的目的和意義
1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析
1.2.1 仿昆蟲微型撲翼飛行器
1.2.2 仿鳥類微型撲翼飛行器
1.2.3 仿蝙蝠微型撲翼飛行器
1.2.4 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
1.3 論文的主要研究內(nèi)容
2 撲翼飛行機(jī)理分析
2.1 昆蟲飛行機(jī)理的分析
2.1.1 昆蟲的翅翼結(jié)構(gòu)和飛行規(guī)律
2.1.2 昆蟲的高升力機(jī)制
2.2 鳥類飛行機(jī)理的分析
2.2.1 鳥類的翅膀結(jié)構(gòu)和飛行規(guī)律
2.2.2 鳥類的高升力機(jī)制
2.3 蝙蝠飛行機(jī)理的分析
2.4 飛行器各部分對飛行的影響
2.5 本章小結(jié)
3 撲翼飛行器驅(qū)動方案的分析與設(shè)計(jì)
3.1 撲翼驅(qū)動方案的分析
3.1.1 撲翼驅(qū)動方式的分析
3.1.2 典型撲翼機(jī)構(gòu)的分析
3.2 撲翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.2.1 空間RSSR機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析
3.2.2 撲翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)
3.2.3 基于MATLAB的運(yùn)動學(xué)仿真
3.3 撲翼機(jī)構(gòu)的ADAMS運(yùn)動仿真
3.4 本章小結(jié)
4 仿生撲翼飛行器氣動性能研究
4.1 氣動分析理論依據(jù)
4.1.1 流體力學(xué)理論
4.1.2 計(jì)算流體力學(xué)
4.1.3 FLUENT的數(shù)值模擬流程
4.2 基于FLUENT的撲翼數(shù)值模擬研究
4.2.1 柔性翅翼模型的建立
4.2.2 撲翼運(yùn)動模型的建立
4.2.3 性能參數(shù)的描述
4.2.4 計(jì)算區(qū)域的設(shè)定與網(wǎng)格劃分
4.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析
4.4 本章總結(jié)
5 仿生飛行器樣機(jī)研制與實(shí)驗(yàn)研究
5.1 撲翼飛行器樣機(jī)研制與飛行實(shí)驗(yàn)
5.1.1 樣機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)與器件選型
5.1.2 樣機(jī)傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.1.3 樣機(jī)的建模、加工和裝配
5.1.4 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.1.5 樣機(jī)的飛行實(shí)驗(yàn)
5.2 混合驅(qū)動樣機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)測試
5.2.1 樣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與器件選型
5.2.2 樣機(jī)的組裝與實(shí)驗(yàn)測試
5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
6.1 工作總結(jié)
6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
本文編號:3764460
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