基于OpenFOAM的刚体动力学求解器特征化与扩展：用于翅臂式无人机飞行性能分析
流体动力学
2025-10-29 v1
摘要
蜂鸟和昆虫的惊人空中灵活性持续激发翅臂式无人机设计的灵感。为了复制和分析这种飞行，耦合流动求解器与刚体动力学的计算流体动力学（CFD）仿真是必不可少的。虽然OpenFOAM提供了进行这些多物理仿真的工具，但仍存在两个关键局限性：（1）缺乏彻底的验证和性能特征化，（2）依赖于基于扭矩的控制实现翅臂运动，这对于参数研究和实时控制是不实用的。我们使用装配有刚体半椭圆翅型的四自由度和五自由度翅臂式无人机进行测试。使用覆集方法、移动背景网格和大涡落模型模拟升力飞行运动。参数研究表明网格和积分方案的独立性，而轮廓分析识别覆集方法为计算瓶颈。无人机轨迹与文献中准稳态模型的轨迹进行了比较，并详细分析了机身与翅臂的相互作用。
引用
@article{arxiv.2510.24518,
title = {Characterisation and extension of a rigid body dynamics solver coupled with OpenFOAM for flight performance analysis of flapping-wing drones},
author = {Romain Poletti and Emanuele Bombardi and Lilla Koloszar and Miguel Alfonso Mendez and Joris Degroote},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.24518},
year = {2025}
}