工程力学 ›› 2019, Vol. 36 ›› Issue (10): 223-228,237.doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.10.0555

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仿生翼型对半主动扑翼捕能性能的影响

朱建阳, 张加诚, 王钊   

  1. 武汉科技大学, 冶金装备及其控制教育部重点实验室, 湖北, 武汉 430081
  • 收稿日期:2018-10-19 修回日期:2019-06-18 出版日期:2019-10-25 发布日期:2019-06-25
  • 通讯作者: 张加诚(1996-),男,黑龙江人,硕士生,从事扑翼风力发电研究(E-mail:zjc1696562031@163.com). E-mail:zjc1696562031@163.com
  • 作者简介:朱建阳(1981-),男,浙江人,副教授,博士,主要从事仿生扑翼的机理研究(E-mail:zhujianyang02@163.com);王钊(1991-),男,湖北人,硕士生,从事扑翼风力发电研究(E-mail:13628645689@163.com).
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51975429)

THE INFLUENCE OF BIONIC AIRFOIL ON POWER EXTRACTION PERFORMANCE OF SEMI-ACTIVE FLAPPING WING

ZHU Jian-yang, ZHANG Jia-cheng, WANG Zhao   

  1. Key Laboratory of Metallurgical Equipment and Control Technology Ministry of Education, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan, Hubei 430081, China
  • Received:2018-10-19 Revised:2019-06-18 Online:2019-10-25 Published:2019-06-25

摘要: 为了分析仿生翼型对半主动扑翼捕能性能的影响,该文在Fluent流体求解器的基础上,通过二次开发,编制了一套可有效求解流体流动、扑翼主动转动和被动往复扑动的计算程序。在此基础上,研究仿蜻蜓翼型、仿海鸥翼型、NACA0012和NACA0015四种翼型的捕能性能,结果表明采用仿生翼型的扑翼具有更好的捕能性能。进一步通过对不同外形扑翼的流场分析发现,采用仿生翼型可使扑翼在被动往复扑动过程中产生更强的涡流,并且在俯仰运动过程中可延缓涡流从扑翼表面脱落,从而使扑翼具有较好的捕能性能。

关键词: 仿生翼型, 扑翼, 数值模拟, 捕能性能, 涡流

Abstract: In order to analyze the effect of airfoil bionic shape onthe power extraction performance of semiactive flapping wing, a set of computational programiscompiled so as to effectively solve the fluid flow, active rotation and passive reciprocating flapping of airfoil by means ofan improved fluent fluid solver.Based on this developed program, four types of airfoils:dragonfly airfoil, seagull airfoil, NACA0012 and NACA0015 are studied, and the results show that the airfoils with bionic shape have better power extraction performance. Further analysis forthe flow field of flapping airfoils with different shapes shows that bionic airfoils can generate stronger vortices in the process of passive reciprocating flapping, and that the vortex shedding from the flapping airfoil surface in pitching motion is delayed, which results in the airfoil to have better energy extraction characteristics.

Key words: bionic airfoil, flapping airfoil, numerical simulation, power extraction performance, vortex

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2018年11月15日