准稳态气动学预测振翅运动的动力学

振翅翼或鳍的推进是鸟类飞行和鱼类游泳的典型现象。先前的研究已识别出推进动力学的特征，归因于非稳态效应，如边缘涡旋的形成与脱落以及翼-涡旋相互作用。本文表明，几个关键的 heaving 飞行特征可被准稳态气动学模型捕获，该模型旨在预测不显式求解流场的摆动平均力。我们针对薄板的上下 heaving 动力学，构建了一个包含升力和阻力随速度和攻击角变化的非线性模型。仿真再现了著名的轨道数增加时从平稳态向推进态的转变，后者以保守的 Strouhal 数特征出现。参数灵敏度和稳定性分析提供了这些结果的物理解释，显示在轨道数和攻击角划分的流态范围内，准稳态模型具有重要意义。这些发现扩展了不可稳态 locomotion 可由准稳态模型解释的现象范围，扩大了此类模型适用的条件和参数范围。