基于FLUENT的翅翼运动升力系数的研究

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1、国内图书分类号：V21l国际图书分类号：62西南交通大学研究生学位论文密级：公开年姓级2QQ2申请学位级别王堂亟±专业扭越电王王猩指导老师逝进熬援二零一零年七月二日ClassifiedIndex：V21U．D．C：62iIYIIlll11IILIIIIqlllIIllIII11111119570511lll9lY1’SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONTHELIFTCOEFFICIENTFORTHEFLAPPⅢGMOTIONOFAW烈GBASEDONFLUENTGrade：Can

2、didate：AcademicDegreeAppliedfor：Specialty：Supervisor：2007ZHUHongboMasterDegreeMicroelectromechanicalEngineeringProf．XIEJin肌Y．2，2010西南交通大学曲南父逋大罕学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保

3、存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在——年解密后适用本授权书；／2、不保密∥适用本授权书。(请在以上方框内打“护)指导教师签名：日期：刃厂夕．-7·f乙锻游涉叩乙轹“躺7者九作，驴文江一嘶位期学日西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：利用计算流体力学软件Fluent对以下几种翅翼运动规律所产生的升力系数进行了研究：1、曲柄摇杆机构作为翅翼机构的翅翼的运动，并与匀速拍打和按正弦运动规律拍打所产生的升力系数进行了比较；2、曲柄摇杆机构作为翅翼机构的翅翼混沌运动；3、合拢．分开机制(Weis．Fog

4、h机制)及混沌运动。研究的主要结论是：仿生翅翼在不同的拍打方式下获得的升力系数是不一样的，拍动频率和拍动幅值的增大将会使升力系数增大，但增大到某一值之后拍动频率和拍动幅值的变化对升力系数的影响将会减小。翅翼的混沌运动会减小拍动过程中的升力系数。Weis—Fogh机制可以为微扑翼飞行器提供更大的升力系数。在此机制中，两翅张开过程角速度的增大则会使升力系数增大；随着张开角幅度的增大，升力系数先是增大，但幅度达到600左右以后，则会快速减小。Weis．Fo·gh机制开合过程中如果是混沌运动，升力系数也会减小。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下

5、独立进行研究所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本论文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位做作者躲私溅日期：弘产年7月／2日西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要★仿生扑翼飞行机器人的研究是当今微型飞行器研究中的一个热点问题。翅翼在空气中拍动时的气动力特性研究是仿生翅翼机构研究的重点，如何获得更加有效的升力和升力系数是微扑翼飞行器设计的关键问题。本文在现有研究成果的基础上，，主要利用计算流体力学软件Fluent对翅翼拍动过程

6、中的气动力特性进行分析计算。本文重点研究了翅翼的运动规律、运动参数的变化以及混沌运动对升力系数的影响。本文的研究表明以曲柄摇杆机构作为翅翼机构的翅翼运动可以产生比按照正弦运动规律或匀速运动规律拍动时获得更大的升力系数；随着拍动频率的增加或拍动幅值的增加，平均升力系数也会随之增大，但增大到某一值之后，拍动频率和拍动幅值的变化对升力系数的影响将会减小。合拢分开机制(Weis．Fogh机制)是昆虫飞行中应用的主要机制，在微扑翼飞行器的研究中具有重要地位。本文的研究结果表明：Weis．Fogh机制可以提供更大的升力系数。在此机制中，两翅张开过程角速度的增大，则

7、会使升力系数增大；而随着张开角幅度的增大，升力系数先是增大，在张开角幅度到达600左右以后，则会快速减小。有研究表明翅翼机构在某些特定的情况下会进入混沌运动状态。本文采用在翅翼原先的运动基础上加上一个具有混沌特征的微小扰动的方法，研究了翅翼的混沌运动对升力系数的影响。研究表明混沌运动会使升力系数减小，并且随着混沌扰动幅值的增加(即混沌运动的剧烈程度的增加)，将使升力系数产生更为明显的减小。关键词：微扑翼飞行器；Fluent；升力系数；混沌运动；Weis．Fogh机制’本论文的研究工作得到国家自然科学基金项目(批准号50675180)的资助西南交通大学硕

8、士研究生学位论文第1I页ABSTRACT

9、Theresearchandfabricationo