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仿生流体力学
2015年09月01日 21:20      浏览:

课题组成员:孙茂,兰世隆,刘彦鹏  

   最近两年来,我们对昆虫飞行进行了定量观测,依据观测数据,结合CFD计算和理论分析,取得了如下成果。对果蝇的悬停飞行进行了观测;对蜜蜂和蜂蝇的前飞进行了观测(风洞中的自由飞行,风速为0-8/米)。定量测量了身体和翅膀的运动学参数和形态学参数。对果蝇的悬停飞行,有如下主要结论:果蝇的翅膀尺寸很小故相对速度小,从而支持重量所需的升力系数很大(1.8左右,约是飞机的三倍),而翅膀的雷诺数很低(约为100)。我们解释了为何果蝇可在如此低的雷诺数下产生此高升力。我们发现高升力是由两个机制产生的。其一为快速上仰机制在每一次上拍或下拍的开始(此时翅膀平动速度很低),翅膀快速下俯至十分小的攻角;然后(此时翅膀平动速度已较大)快速上仰至通常所用的攻角。翅膀在平动速度较大的快速上仰中,后缘处产生了很大的涡量,而前缘处和上翼面处产生了很大的相反方向的涡量。这导致了很大的涡量矩的时间变化率,从而产生高升力。另一个机制即著名的不失速机制”:在每一次上拍或下拍的中部,翅膀以大攻角(45)平动,翅膀的前缘涡速随翅膀移动,从而由前缘涡、翅尖涡和起动涡构成的涡环不断增大,这导致很大的涡量矩的时间变化率,从而产生高升力。

 

实验装置(摄像机,风洞,飞行箱,光学平台)

 

 

 

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