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近几年来仿生技术在微型飞行器的应用已经成为微型飞行器的主要研究方向之一,而扑翼作为一种高效的推进方式,既有固定翼飞行的优点,又有旋翼飞行的优点。微型扑翼飞行器即能快速起飞和加速,又能悬停,具有高度的机动性和灵活性,日益受到研究者的关注。 在总结国内外关于自然界中鸟类与昆虫飞行机理的研究的基础上,经过合理的假设建立微型扑翼飞行器的简化数学模型,利用计算流体力学方法,分析了低雷诺数下扑翼模型的空气动力学特性。 主要工作由以下几部分组成: 1.对计算方法的研究。采用计算流体力学中的fluent软件求解模型翼在非惯性坐标系下的运动。通过一定的简化和用户自定义函数(UDF)的编写,计算流体力学中比较棘手的“动边界”问题,求解模型翼的运动学自由度,实现所需的扑翼运动规律。 2.对运动的研究。首先计算了三维扑翼的沉浮简谐运动状态,以验证本文计算方法的正确性。在此基础上,分别计算三维模型翼两自由度的三种不同运动模态:即对称模态、超前模态和滞后模态。分析其三维非定常的流场状态和三维扑翼的气动力特性,以获得较优的运动学模态,并主要从压力和速度矢量两方面进行空气动力学特性的分析。 主要的创新点: 计算三维翼模型的超前、对称和滞后三种模态,采用计算流体力学软件FLUENT及嵌入UDF和动网格技术进行数值模拟,并从压力和速度矢量两方面分析翼型获得高升力的原因。