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仿生驱鸟扑翼机结构设计及气动力分析

发布时间:2018-01-09 09:30

  本文关键词:仿生驱鸟扑翼机结构设计及气动力分析 出处:《中国民航大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


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【摘要】:仿生扑翼机是基于仿生学原理进行设计模仿鸟类或昆虫飞行的新概念飞行器。仿生扑翼机不但囊括了固定翼和旋翼飞行器的优点,而且还具有较好的隐蔽性和机动性。扑翼飞行器具有特殊的空气动力学特性,在低雷诺数下具有出色的飞行能力,具有广泛的应用前景。从仿生学的角度,研究了鸟类和昆虫翅膀的运动特征,分析了升推力产生机理,并对飞行生物的尺度律进行分析。为仿生扑翼机的研究提供理论依据。在综合分析常见仿生扑翼机驱动机构的基础上,提出一种新型仿生扑翼驱动机构。通过UG实体建模和运动学仿真验证了这一机构的可行性。通过ADAMS建立扑翼机构的虚拟样机,并进行了动力学仿真分析和优化设计。该扑翼驱动机构不但实现了左右翼的完全对称扑动,而且在上、下扑动阶段实现了机翼的折叠运动。该扑翼驱动机构符合扑翼飞行要求,使扑翼飞行更加稳定、安全和高效。它为扑翼机构的实物快速制作及扑翼飞行器的研制提供理论依据。在仿生扑翼机的设计当中,仿生机翼的气动力特性具有十分重要的意义。目前与仿生扑翼飞行相关的低雷诺数空气动力学研究还处于初级阶段,对仿生机翼气动力研究还没有成熟的理论和可借鉴的经验。基于对飞行生物尺度律的分析,计算出仿生机翼的结构参数,应用计算流体动力学软件Fluent对仿生机翼的气动力特性进行了数值模拟分析。并分析机翼扑动规律和周围气流环境对仿生扑翼机气动性能的影响。建立仿生机翼的折叠扑动模型,并计算其气动力特性。计算结果表明,折叠运动对仿生扑翼机的气动性能有较大改善。这些结果对扑翼样机的制作具有一定的指导作用。
[Abstract]:Bionic Flapping machine is designed based on the principle of bionics imitating the new concept of aircraft flight of birds or insects. Not only include the advantages of Bionic Flapping machine fixed wing and rotary wing aircraft, but also has good concealment and mobility. With flapping flight dynamic characteristics of special air, with excellent flying ability under low Reynolds number has a wide application prospect. From the angle of bionics, the movement characteristics of birds and insect wings, analyzes the rise of thrust generating mechanism, and the scaling law of flying creatures were analyzed. Provide theoretical basis for the research of Bionic Flapping machine. In the comprehensive analysis of common Bionic Flapping machine driving mechanism on the basis of a a new Bionic Flapping Wing actuators. Through UG solid modeling and kinematics simulation verify the feasibility of the mechanism. Establishing the virtual prototype of flapping wing mechanism by ADAMS, And has carried on the analysis and optimization design of dynamic simulation. The flapping wing driving mechanism not only to achieve a completely symmetrical left and right wing flutter, and, under the stage of the folding wing flapping motion. The flapping wing actuators with flapping flight, the flapping flight is more stable, safe and efficient. It provides a theoretical basis for the development of real make fast and flapping wing MAV flapping mechanism. In the design of flapping wing machine, has very important significance for aerodynamic characteristics of airfoil. The flapping wing flight related with low Reynolds number aerodynamic research is still at the primary stage, no mature theory and experience on the aerodynamics of bionic analysis of the flying wing. Biological scale law based on the calculated structural parameters of bionic wing, using computational fluid dynamics software Fluent on the bionic wing Force characteristics are analyzed through numerical simulation. And analyze the influence of wing flutter regularity and aerodynamic performance of the flow of air around the environment. The Bionic Flapping machine air flutter model of bionic wing folding, and calculate the aerodynamic characteristics. The calculation results show that the folding movement on the aerodynamic performance of the Bionic Flapping machine is greatly improved. These results have guidance some of the flapping wing prototype.

【学位授予单位】:中国民航大学
【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:1400872

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