柔性膜翼的非定常气动弹性表征与标度关系
流体动力学
2023-07-07 v2
摘要
我们提出一项数值研究，以表征大攻角下二维柔性翼的非线性非定常气动弹性相互作用。流固耦合的柔性翼系统由基于全耦合 Navier-Stokes 方程与非线性结构方程的贴体变分气动弹性求解器求解。借助该流固耦合分析，本研究旨在为柔性翼在攻角与气动弹性数参数空间中的气动弹性行为提供物理洞察与关联。我们建立了气动性能的相图，以获得最优性能包络曲线并确定阻力变化的转变线。系统考察了攻角与气动弹性数对气动弹性行为的影响。时间平均膜变形与称为韦伯数(Weber number)的无量纲数正相关。基于气动力脉动与惯性-弹性联合脉动之间的动态平衡，提出了一种新的标度关系。非定常气动力可通过调控膜振动、质量比、斯特劳哈尔数(Strouhal number)与气动弹性数来调节。数值研究提供了设计指南，并有望提升具有柔性翼结构的微型飞行器的机动性与飞行敏捷性。
引用
@article{arxiv.2212.12112,
title = {Unsteady aeroelastic characterization and scaling relations of flexible membrane wings},
author = {Guojun Li and Rajeev Kumar Jaiman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.12112},
year = {2023}
}