扑翼空气动力学中前缘涡的定量分析

前缘涡（LEV）是扑翼空气动力学中最重要的升力增强机制之一。我们提出了一种旨在对前缘涡进行定量描述的方法。该方法的第一步是利用 Q 准则识别机翼周围的涡旋结构。结果表明，所采用阈值的影响较小，不会影响观察到的趋势。第二步，我们使用细化算法识别前缘涡的核心，并利用局部平均涡量矢量的方向来区分前缘涡。最后，我们通过在前缘涡核心点处垂直于局部涡量的平面上进行平均，计算沿前缘涡核心的相关流动量。我们将此方法应用于一对机翼在中等雷诺数下进行前飞扑动运动的流场数据。我们对前缘涡进行了几何特征描述，并计算了沿前缘涡核心的若干流动量。针对所研究的特定构型，我们表明，在下扑的前半段，前缘涡发展壮大，其环量平稳增加。大约在下扑中期，前缘涡开始分裂，其下游部分被平流输送到尾流中，同时其环量保持相对恒定。最后，我们初步探讨了机翼截面升力与通过本方法获得的局部环量之间的联系。