单翼旋转种子运动学:对玻璃榛子和斋木果植物果子萌片的研究
流体动力学
2026-03-11 v1
摘要
本研究探讨了单翼旋转萌片的稳态运动学,并对现有理论模型中常用的简化假设进行重新评估。采用高速摄影技术对关键参数进行量化,包括下落速度、旋转速度、锥角、俯仰运动以及质心的预转动轨迹。结果表明,所有测量参数都呈现显著的时变特性,与长期以来的观点相矣,即这些量在稳态飞行中保持恒定。这一变异性揭示了以往研究中可能忽视支配自然萌片下落的关键气动机制。尽管存在这种复杂性,所观察到的俯仰、锥角和平移速度的正弦变化,以及近似线性的旋转速率,为将支配性非线性微分方程重新表述为简化代数形式提供了物理依据。这一经实验验证的谐波表示为传统稳态假设提供了更真实的替代方案。质心、根尖、翼尖四分弦点以及翼尖后缘的可视化轨迹揭示了萌片运动的内在耦合性,并凸显了捕捉完整三维运动学方程的必要性。总体而言,本工作通过强调自然变异的重要性,同时指出通向更准确建模框架的可行路径,推进了萌片气动学的理解。
引用
@article{arxiv.2603.08746,
title = {Kinematics of Single-Winged Spinning Seeds: A Study on Mahogany and Buddha Coconut Samaras},
author = {Yogeshwaran G and Srisha M. V. Rao and Jagadeesh G},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.08746},
year = {2026}
}
备注
26 pages, 23 figures