蜻蜓翅膀周围的涡旋

蜻蜓独立拍动翅膀，从而具有卓越的机动性。根据蜻蜓前翅和后翅之间相位差的大小，涡旋结构及其与翅膀的相互作用会发生显著变化，空气动力学性能也随之改变。在本研究中，我们考虑了具有三种不同相位差（φ=-90、90、180度）的模型蜻蜓的悬停飞行。三维翼型基于Aeschna juncea（Norberg, 1972）的翼型，基于最大平移速度和平均弦长的雷诺数为1,000。数值方法基于浸入边界法（Kim et al., 2001）。在反向拍动（φ=180度）中，两翅的翼尖涡在尾迹中连接，产生纠缠翼尖涡（e-WTV）。该涡旋诱导的强下洗流减少了随后下拍过程中的升力（Kweon and Choi, 2008）。当前翅领先于后翅（φ=90度）时，后翅浸没在前翅产生的涡旋中，并在整个下拍过程中受到其诱导的下洗流影响，导致升力显著降低。另一方面，当后翅领先于前翅（φ=-90度）时，仅在靠近后翅上拍开始时发现e-WTV。在后翅随后的下拍过程中，大部分e-WTV消失，后翅几乎不受该涡旋影响，从而产生相对较大的升力。