拍动翼涡街转捩与水动力特性研究

发布时间：2024-02-15 19:13

　　近年来,无人机产业和水下航行器产业发展迅猛,无论是在民用领域还是在军事领域都得到了广泛的应用。然而,无人机采用螺旋桨推进方式具有较大的气动噪声,水下航行器采用普通的桨舵组合推进方式机动性较差。众所周知,鸟类通过扑翼运动可以实现高机动性、低噪声飞行,鱼类通过摆动尾鳍可以在狭小空间内自由游动。许多学者对鸟类扑翼运动及鱼类游动展开了研究,并提出了一种合理的简化模型,即拍动翼运动模型。本论文基于有限体积法及重叠网格技术对均匀定常来流中拍动翼运动进行数值模拟,主要研究内容和成果如下:建立了两种运动形式的拍动翼数学模型,并分别推导出了适用于两种运动形式的拍动翼输入功率计算公式。根据已有的文献数据,对俯仰运动和升沉运动耦合的拍动翼进行了数值模拟,将数值计算结果与试验结果进行了对比,验证了数值模拟的有效性。开展了纯俯仰运动拍动翼涡街转捩和水动力特性的数值模拟,给出了不同俯仰运动参数条件下的拍动翼周围流场结构,分析了最大俯仰角和均匀定常来流雷诺数对纯俯仰运动拍动翼周围流场特性的影响;给出了纯俯仰运动拍动翼的推力系数时历曲线,基于输入功率计算公式得到了对应的拍动翼推进效率,结合拍动翼周围流场结构分析了纯俯...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-2速度场分布云图[1]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-2-间点上的速度分布信息，从而得到丰富的流场空间结构，为鱼游推进等运动形式的研究提供了极大的便利。比如，麻省理工大学的D.N.Beal等[1]学者采用PIV技术对放置于涡流中的死鱼进行了研究，获得了鱼体尾流的速度场分布云图，并发现死鱼可以改变形态从....

图1-3鱼游推进运动[1]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-非定常鱼游推进力的积分解，发现鱼类游动时其受到的粘性拖曳力与层流边界层有极大的关系。对于鱼类等生物，可以通过改变自身形态使得流动自然分离，然而对于目前飞机大量采用的固定翼而言，改变机翼形态是不可取的，因此如何使翼型层流边界层提前流动分离以减小来....

图1-4卡门涡街与反卡门涡街[3]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-非定常鱼游推进力的积分解，发现鱼类游动时其受到的粘性拖曳力与层流边界层有极大的关系。对于鱼类等生物，可以通过改变自身形态使得流动自然分离，然而对于目前飞机大量采用的固定翼而言，改变机翼形态是不可取的，因此如何使翼型层流边界层提前流动分离以减小来....

图1-5推进效率随St数的变化[4]

蛞?樯芄??学者在拍动翼数值模拟方面相关研究工作。潘定一等[4]采用浸没边界法对二维拍动翼流场进行了数值模拟，系统分析了最大俯仰角、拍动频率和升沉俯仰耦合运动的相位差等参数对拍动翼流场的影响。对影响流场特性的主要物理量进行无量纲分析，例如机翼特征长度c，均匀定常来流速度U，流体密....

本文编号：3900205