基于平动平板模拟的非定常高升力机制
流体动力学
2017-10-12 v3
摘要
扑翼动物飞行通常被建模为俯仰与平动的组合运动，以研究能够增强动物升力与推进能力的非定常流动结构及由此产生的力。本研究分离出扑翼飞行的平动运动，以在雷诺数 40,000 下对流动物理进行数值研究，该区域是大型鸟类和蝙蝠的典型状态，且由于层流向湍流转变增加了复杂性而具有模拟挑战性，其中边界层分离与再附传统上更难预测。使用大涡模拟（LES）对固定攻角为 1、5、9、13 和 18 度的薄平板周期性平动进行了模拟。与定常流动相比，平动运动显著增加了平均升力，并且由于前缘涡（LEV）的形成持续深入到静态失速区域，其也超过了准定常预测。本文展示了在所探讨的攻角范围内高升力机制在整个平动周期中的演变。与等效定常流动相比，升力增强最高可达 17%，且比准定常分析预测的最高可达 24%。在所探索的运动学范围内，我们发现最大升力增强出现在 13 度攻角处，最大升力系数为 2.1，平均升力系数为 1.04。
引用
@article{arxiv.1703.10906,
title = {Unsteady High-Lift Mechanisms from Heaving Flat Plate Simulations},
author = {Jennifer A. Franck and Kenneth Breuer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.10906},
year = {2017}
}