仿昆蟲微飛行器懸停氣動力計算及實驗關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著在民用和軍事方面不斷增加的需求，仿昆蟲微飛行器已經(jīng)引起了國際上的研究熱潮。目前，撲翼飛行的空氣動力學(xué)原理研究還沒有完全成熟的體系，對昆蟲模型飛行控制方面的研究也還不多?；诖吮尘疤岢隽吮菊撐牡难芯績?nèi)容，主要包括兩個部分：一方面是對仿昆蟲微飛行器懸停狀態(tài)下三維撲翼運動的升阻力及力矩進行計算分析；另一方面，搭建可用于仿昆蟲微飛行器姿態(tài)控制實驗的基礎(chǔ)平臺。
　　在數(shù)值計算方面，本研究使用商用CFD(Computational Flu

2、id Dynamic)軟件Fluent對不同運動參數(shù)下的三維單翼模型進行了模擬計算。計算結(jié)果顯示，撲翼運動的升力主要受到于撲翼拍動運動的影響。在懸停狀態(tài)，撲翼對稱翻轉(zhuǎn)的情況下，改變拍動幅值Φ，升力Fl隨著Φ的增大而增大。改變撲翼運動轉(zhuǎn)動攻角α?xí)r，主要影響升力Fl及繞Z軸的翻轉(zhuǎn)力矩Mz，其中Fl先隨著α的增大而增大，在攻角α達到約35-55°時，升力Fl達到最大，此后Fl隨著α的增大而減小。此外，升力Fl還隨著拍動頻率n的增大而增大。同時

3、還給出了撲翼在前飛狀態(tài)下和懸停狀態(tài)下的氣動力對比，結(jié)果顯示在前飛狀態(tài)下，下拍半個周期內(nèi)撲翼的升阻力幅值均大于懸停狀態(tài)。
　　在實驗平臺搭建方面，本實驗平臺以水槽為基礎(chǔ)平臺，通過實時采集昆蟲模型各姿態(tài)下的受力信息，計算得到昆蟲模型下一步姿態(tài)及目標(biāo)流速，再由主控制器實現(xiàn)對昆蟲模型的姿態(tài)控制。本文主要基于Labview(Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)完成