变形与升沉翼型的推进性能
流体动力学
2022-10-19 v2
摘要
在鸟类与昆虫的柔性翅膀、水生哺乳动物与鱼类的身体和鳍中所观察到的生物运动，源于它们使翼/鳍变形的能力。这种变形能力对鱼类低能耗逆流游动以及鸟类长时间滑翔至关重要。将翅膀或鳍简化为翼型，变形是指翼型平滑改变其弯度、表面无尖锐弯折的能力。这使得对流动分离与涡脱落的精确控制成为可能。与潜艇和船舶中舵与升降舵所用的传统后缘延伸或襟翼相比，变形翼型可更好地控制推力与升力特性。本研究旨在理解翼型变形结合正弦升沉运动对推力生成的重要性。采用二维变分稳定化 Petrov–Galerkin 动网格框架对绕扑动翼型的不可压缩低雷诺数流动建模。变形运动由变形程度（以相对初始弯度的偏转角度量）和翼型上变形起始点（占弦长的百分比）表征。研究了翼型变形与升沉运动对推进性能的影响。变形程度在 -30 度至 30 度间变化，起始点范围为弦长的 15% 至 50%。本研究的雷诺数与斯特劳哈尔数分别为 1100 和 0.2。当前工作的结果可为仿生工程设计的改进铺平道路，并为最优推力性能的设计条件提供见解。
引用
@article{arxiv.2201.03352,
title = {Propulsive performance of morphing and heaving foil},
author = {Pragalbh Dev Singh and Ishan Neogi and Vardhan Niral Shah and Vaibhav Joshi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.03352},
year = {2022}
}
备注
13 pages, 15 figures, Under review to be published in OMAE 2022