三維蜻蜓模型翼氣動特性及六維力傳感器研究.pdf

1、微型飛行器（MAV）由于體積小、重量輕、靈活性好等特點(diǎn)，使其在現(xiàn)在軍事和民用方面有著廣泛的應(yīng)用前景。自然界許多鳥類和昆蟲等飛行動物與微型飛行器有相近的幾何尺度及飛行雷諾數(shù)，它們各具特色的空中飛行能力，為當(dāng)前的人造航行器和飛行器望塵莫及，其上億年進(jìn)化而得來的翅膀形態(tài)和飛行方式給了我們很多啟示，是我們研制MAV應(yīng)加以借鑒的。 本課題借助于仿生學(xué)的手段，利用流體力學(xué)數(shù)值方法有限體積法，通過求解Navier-Stokes方程，分析了低雷

2、諾數(shù)下三維仿蜻蜓模型翼在撲動過程中的氣動力特性。另外，研究了可以測量空間六維力的微型傳感器結(jié)構(gòu)。 主要工作由四部分組成： 1、對計算方法的研究。通過對軟件FLUENT的用戶自定義功能（UDF），借助C語言編程對該軟件進(jìn)行二次開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)針對計算中所要用到的動態(tài)網(wǎng)格技術(shù)，并對計算方法進(jìn)行驗(yàn)證。 2、根據(jù)實(shí)際蜻蜓翅膀的尺寸建立兩只對稱的且簡化的模型翼。針對模型翼在無來流條件下的撲動進(jìn)行分析，運(yùn)用數(shù)學(xué)及運(yùn)動學(xué)的方法，將

3、模型翼的運(yùn)動由原先的二維情形擴(kuò)展為三維情形，建立模型翼的三維運(yùn)動方程，并分析在該三維運(yùn)動模式下對稱模型翼產(chǎn)生的空間三維力及三維力矩。 3、改變模型翼三維撲動的各種撲翼運(yùn)動參數(shù)，研究各種參數(shù)的改變對模型蜻蜓飛行的影響，從氣動的角度來解釋在不同飛行階段的撲翼規(guī)律，并根據(jù)懸停飛行所需要的平衡條件，確定了模型蜻蜓懸停飛行所需要的撲翼參數(shù)。 4、設(shè)計了簡單易制作的可以應(yīng)用于MAV的測量空間六維力的正交串聯(lián)傳感器彈性體結(jié)構(gòu)，并對該結(jié)