悬停膜翼的不可稳定气动理论与实验

本文通过结合解析无粘性理论与实验结果，研究了柔性膜翼在悬停运动学下的不可稳定升力响应。推导了用于不可稳定薄翼型在高攻角下不可稳定无粘性流动中的不可稳定气动模型。该模型代表了悬停膜翼的跨向截面，假设膜翼变形小且附着流。这些假设得到实验的支撑，表明在攻角达到 $55^\circ$ 时，被动膜翼变形可抑制流分离。在理论上，我们得到不可稳定升力响应的解析表达式，包含经典的 Wagner 函数和 Theodorsen 函数，以及膜的动力响应。该理论表达式经由在攻角为 $35^\circ$ 和 $55^\circ$ 的悬停膜翼实验水箱测量数据验证。将膜变形测量数据应用于理论升力表达式，为每种可用的实验情形提供不可稳定升力响应预测。比较结果表明，在攻角较高且流动附着、变形较小的前提下，所提出的理论能够准确预测膜变形对不可稳定升力贡献的贡献。这种无粘性理论与实验测量之间的一致性表明，在抑制流分离后，不可稳定气动理论可适用于超出典型低攻角范围的情形。