仿生扑翼飞行器柔性翅翼及驱动机构的研究

发布时间：2017-11-07 10:00

  本文关键词：仿生扑翼飞行器柔性翅翼及驱动机构的研究

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【摘要】：与传统的固定翼飞行器和旋翼飞行器相比,仿生扑翼飞行器的主要特点是翅翼在扑动时能同时产生升力和推力,与此同时还具有效率高、机动性能好、噪音小、不需要专门起飞着陆场地等多个特点。因此,研究人员设计并开发仿生扑翼飞行器有着非常重要的科学意义,而且拥有广泛的应用前景,各国的研究人员对这一领域的发展都十分关注。通过检索相关文献汇总国内外对昆虫和鸟类飞行机理的研究进展,从鸟翼和昆虫翼的构造出发,分别分析它们的飞行机理,特别是昆虫飞行中产生高升力的几种机制研究现状与进展,通过对比分析昆虫和鸟类扑翼飞行之间的差异,提出了本文是将仿生扑翼飞行器柔性翅翼及驱动机构的研究,集中在模仿昆虫的扑翼飞行理论的基础上来进行。通过对比目前几种驱动机构的优缺点,采用Solidworks的建模技术,选择由直流电机驱动的曲柄摇杆机构作为本文研究扑翼飞行器的驱动机构,选择并计算出与电机相匹配的二级圆柱齿轮减速器的参数。将在Solidworks中建立的驱动机构模型导入Adams中,利用Adams的运动学仿真模块针对所设计的不同方案进行运动学仿真,并对仿真结果进行分析,以期获得最优的参数方案。学习CFD计算流体力学软件中Fluent的使用,并且运用用户自定义功能(UDF),通过C语言编程对该软件的使用进行了二次开发。本文通过采用Spalart-Allmaras模型,同时增强壁面函数中的要求,利用ICEM CFD中Exponentioal2划分规则对翅翼模型的外壁面做了特殊处理,获取到昆虫翅翼在流场运动时的二维网格。采用Fluent计算方法模拟出翅翼周围的流场,得到翅翼扑动过程中的升阻力特性。通过比较单自由度的刚性翅翼与柔性翅翼之间的升阻力特性的特点,得出在具有相同的初始和运动条件下,与刚性翅翼相比,柔性翅翼的升力在即使有所下降的情况下,水平方向的力则由阻力变成了推力,提高的翅翼扑动过程中的效率这一结论。
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V276

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本文编号：1151907