具有弯曲与扭转的自适应弹性翼用于三维粗糙体阻力降低

本研究探讨了低机械阶数、自适应控制系统（由沿粗糙体基底三维边缘安装的铰链式翼片组成）的阻力降低潜力。在跨风条件下，雷诺数为$Re = 2.13 \times 10^5$的风洞中进行比较实验。这些翼片由刚性矩形板制成，安装于三种配置中：刚性固定（RF）、仅允许弯曲的单自由度铰链式安装，以及同时允许弯曲和扭转的双自由度铰链式安装，后者代表一种新型阻力降低装置，可轻微调节以确保准稳态、稳定的自适应重构。测试了两种几何布局：沿顶部和底部（TB）边缘安装的水平翼片，以及沿横向（左、右，LR）边缘安装的垂直翼片。实验研究包括力量、压力、翼片变形和湍流中能量测量，测量在不同偏航角下进行，以模拟跨风条件。当身体与流动方向一致时，两种布局由于后置腔体效应而均可减小阻力，该效应延长了循环流动。实验结果表明，TB布局在偏航条件下减阻效果更佳，且通过灵活铰链可进一步提升其性能。在这些情况下，静态变形相当于船形化处理，可减少诱导阻力并降低湍流动能。采用风平均阻力系数（考虑跨风事件）来评估有效阻力降低，清晰地表明TB布局的双自由度控制系统（弯曲与扭转）为最佳附件，较无附件的机体阻力降低7.62%，证明了简单、双自由度控制系统在适应三维湍流条件方面的优异性能。