蜻蜓Aeschna juncea悬停飞行气动力与功率需求的计算研究

研究了蜻蜓(Aeschna juncea)悬停飞行中的气动力产生机制和机械功率需求。采用在运动重叠网格上数值求解Navier-Stokes方程的方法。在一个扑动周期内存在两个大的垂直力峰值。一个在周期的前半段，主要由后翅下扑产生；另一个在周期的后半段，主要由前翅下扑产生。以大扑动面角悬停时，蜻蜓利用阻力作为其重量支撑力的主要来源（总垂直力的大约65%由阻力贡献，35%由机翼升力贡献）。机翼的垂直力系数是准定常值的两倍。前后翅之间的相互作用不强，且对垂直力的产生不利。与相同运动下的单翼情况相比，相互作用效应使前翅和后翅的垂直力分别减少了相应单翼垂直力的14%和16%。大的垂直力源于非定常流动效应。非定常力的机制是，在后翅或前翅的每次下扑过程中，都会产生一个包含向下动量的新涡环，从而产生向上的力。单位体质量功率为37 W kg⁻¹，主要由气动功率贡献。