动态盘旋运动下摆翼翼的不可稳定气动力学
流体动力学
2024-08-07 v1
摘要
蜂鸟和昆虫通过调整摆翼运动来适应飞行需求，实现卓越的飞行性能。其翼运动可从光滑摆动转化为高度动态的波形，产生不可稳定气动现象，如前缝涡 vortices (LEV)、旋转循环、翼面捕获和添加质量。本文探讨了刚性半椭圆翼在 Re~O(10^3) 的悬停态下进行激进运动学中的这些机制的相互作用。摆翼运动学采用平滑阶梯函数和三角形函数进行参数化，流动动力学通过结合不可压缩大涡流动模拟 (LES) 的方式进行仿真。结果分析识别出初始加速度阶段和巡航阶段。在前者期间，流动主要为不可旋流，由添加质量效应支配。添加质量被证明是引起升力首峰的原因，源于强烈的摆翼加速度。动态俯仰和翼面涡系相互作用产生第二个升力峰，由下沉流和翼面近端和远端部位的涡系共同引起。相反，巡航阶段的气动力主要由 LEV 的生长和建立所支配。最后，使用扩展正交分解 (POD) 方法隔离了每个阶段的主导流动结构及其对气动力的影响。
关键词
引用
@article{arxiv.2408.03222,
title = {On the unsteady aerodynamics of flapping wings under dynamic hovering kinematics},
author = {Romain Poletti and Andre Calado and Lilla K. Koloszar and Joris Degroote and Miguel A. Mendez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.03222},
year = {2024}
}