柔性扑翼全机气动结构耦合特性及稳定性研究  

Dynamic Fluid-structure Coupling Research for Flexible Flapping Wing

作　　者：陈利丽[1] 宋笔锋[1] 宋文萍[1] 杨文青[1] 

机构地区：[1]西北工业大学翼型叶栅空气动力学国家重点实验室,陕西西安710072

出　　处：《航空计算技术》2013年第1期32-35,共4页Aeronautical Computing Technique

基　　金：中国博士后科学基金项目资助(20100481369)

摘　　要：由于微型扑翼飞行器具有体积小、重量轻等特点,在飞行过程中会产生明显的柔性变形,因此在对扑翼气动特性进行数值模拟时,有必要考虑柔性变形的影响。基于结构动力学理论,发展了一种适用于扑翼全机气动结构耦合特性的数值模拟方法与一种适用于扑翼的结构动力学求解方法。方法利用哈密顿原理,对动能和应变能进行变分,进而得到扑翼动力学方程,采用结构有限元方法对运动方程进行离散并求解;采用基于嵌套网格的CFD求解器对微型扑翼全机非定常绕流进行数值模拟。采用CFD/CSD耦合求解器对微型扑翼飞行器全机气动结构耦合特性进行数值模拟,分析了结构变形对柔性扑翼气动特性的影响,并分别对扑动过程中刚性扑翼和柔性扑翼的压心变化范围进行研究,分析了结构变形对柔性扑翼稳定性的影响。Due to the small size and light weight, micro flapping wing vehicle will produce significant flex- ible deformation during flight, so it is necessary to consider effect of flexible in flapping wing aerodynamic simulation. Fuselage as one of the important parts, which bear the loading device, connecting wing and tail, have important influence in aero- structure dynamics of whole machine. In this paper a dynamic fluid - structure coupling computational framework suitable for whole flapping wing vehicle is developed to in- vestigate the aero- elastic characteristics of flapping wing vehicle. Effect of flexible deformation on flap- ping wing stability is also investigated by comparing pressure centre range of rigid and flexible flapping wing.

关 键 词：扑翼全机 气动结构耦合 非定常气动力 结构动力学 

分 类 号：V211.3[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]