低雷諾數(shù)旋轉(zhuǎn)翼動態(tài)失速特性機(jī)理的研究及形狀優(yōu)化.pdf

1、自然界中昆蟲飛行具有高靈活度、高效率及高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)懸停等高難度的飛行技巧。動態(tài)失速，即延遲失速機(jī)制及與之相關(guān)的前緣渦是昆蟲飛行能產(chǎn)生高升力的重要機(jī)理之一，這種機(jī)理在低雷諾數(shù)的旋轉(zhuǎn)翼分析中也得到了證實(shí)。隨著近來微型飛行器和多旋翼無人機(jī)的迅速發(fā)展，越來越多地研究集中于低雷諾數(shù)旋轉(zhuǎn)翼的動態(tài)失速機(jī)理，然而低雷諾數(shù)的延遲失速作用與高雷諾數(shù)下的作用存在顯著不同，其原因尚沒有定論。
　　本文使用天蛾翅膀形狀的模型，以初始加速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)

2、動作為簡化的撲翼運(yùn)動模型，對昆蟲繞流控制方程中的兩個重要參數(shù)雷諾數(shù)和展弦比對動態(tài)失速機(jī)理的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究。本文對從100到5.4×105范圍內(nèi)的雷諾數(shù)下旋轉(zhuǎn)翼的氣動力系數(shù)、效率及渦結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果表明在大多數(shù)昆蟲飛行的低雷諾數(shù)范圍內(nèi)，旋轉(zhuǎn)翼不發(fā)生一般意義的失速，在大攻角時(shí)升力不會出現(xiàn)突然下降而是仍隨雷諾數(shù)增大而升高，直至超過一定界限為止。此外，對展弦比從5.56到11.12范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)翼氣動性能和渦結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果表明，在所研究的范圍內(nèi)

3、前緣渦結(jié)構(gòu)會隨展弦比發(fā)生變化而氣動力系數(shù)對展弦比的變化并不敏感。相同雷諾數(shù)下對于高攻角下的旋轉(zhuǎn)翼，較小的展弦比能夠獲得更好的氣動效率，反之則較大展弦比的旋轉(zhuǎn)翼性能更優(yōu)?；谝陨戏治?，本文還提出了一種探究天蛾翅膀模型形狀優(yōu)化的思路，與原始模型比較結(jié)果表明，經(jīng)過優(yōu)化后的翼形使得翼面近翼根附近附著的前緣渦穩(wěn)定性起到增強(qiáng)作用，在減小40%翼形面積的同時(shí)將升力有效地增大了15%，氣動效率也得到明顯提升。
　　本文關(guān)于雷諾數(shù)和展弦比對旋轉(zhuǎn)翼動