柔性膜翼稳态射流流动控制的耦合动力学

我们提出了一种基于稳态射流流动的柔性膜翼流动控制方法，用于仿蝙蝠无人机在复杂飞行环境中的自适应高效运动。采用贴体变分计算气动弹性框架对流固耦合进行建模。从高前缘注入高动量射流并输运至尾流，以改变气动性能与膜振动。在攻角与射流动量系数参数空间中构建了流-膜耦合动力学的相图。系统探究了主动射流流动控制对膜性能的耦合动力学效应。结果表明，当前主动流动控制策略在低攻角下表现良好，而在大流动分离的高攻角下效果退化。为理解耦合机制，通过欧拉视角的本征正交分解模态考察了不同射流动量系数下涡模式的变化，并通过拉格朗日描述中的相干流动结构研究了流体输运过程。即便在施加主动射流流动控制时，我们先前工作中给出的将膜变形与气动载荷定量关联的两个标度关系也得到了验证。提出了揭示流-膜耦合机制的统一反馈回路。该反馈回路为设计最优主动流动控制策略与增强飞行能力提供了有益指导。这些发现可推动融合智能感知与智能控制的下一代仿生无人机的发展。