采用树结构自适应网格算法的蜻蜓拍动翼型气动特性研究

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蜻蜓具有高效、机动等飞行特点,是拍翅类微型飞行器设计的重要仿生对象。近年来,人们对蜻蜓飞行进行了大量的实验和数值计算研究,取得了较大的进展。然而,由于其流动机理较为复杂,目前人们对拍动翅流场的流动细节了解地还不够深入。本文采用了一种新的数值算法求解了蜻蜓二维拍动翼型的流场,计算区域由四叉树/八叉树结构自适应笛卡尔网格来离散,由于在计算过程中采用了网格动态自适应技术,与求解包含复杂运动流场问题的现有算法相比,本算法能更为有效地捕捉拍动翅的尾迹,获得更为真实全面的流动细节。本文研究了三个运动学,参数雷诺数、拍动幅值及相位差对蜻蜓二维翼型拍动的气动性能的影响。结果显示:当雷诺数较低时,时均气动力系数对雷诺数的变化较为敏感,而随着雷诺数的增大,敏感程度有所降低;而当雷诺数保持一定,只改变相位差和拍动幅值时,在雷诺数较低的情况下,拍翅的气动特性随着拍动幅值的增长只有轻微的改变,相位差的改变则完全改变了原来的拍动方式。因此对于低雷诺数的拍动飞行,相位差是影响拍翅气动特性的关键因素。
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