三維蜻蜓模型翼氣動(dòng)特性及六維力傳感器研究.pdf

1、微型飛行器（MAV）由于體積小、重量輕、靈活性好等特點(diǎn)，使其在現(xiàn)在軍事和民用方面有著廣泛的應(yīng)用前景。自然界許多鳥(niǎo)類和昆蟲(chóng)等飛行動(dòng)物與微型飛行器有相近的幾何尺度及飛行雷諾數(shù)，它們各具特色的空中飛行能力，為當(dāng)前的人造航行器和飛行器望塵莫及，其上億年進(jìn)化而得來(lái)的翅膀形態(tài)和飛行方式給了我們很多啟示，是我們研制MAV應(yīng)加以借鑒的。 本課題借助于仿生學(xué)的手段，利用流體力學(xué)數(shù)值方法有限體積法，通過(guò)求解Navier-Stokes方程，分析了低雷

2、諾數(shù)下三維仿蜻蜓模型翼在撲動(dòng)過(guò)程中的氣動(dòng)力特性。另外，研究了可以測(cè)量空間六維力的微型傳感器結(jié)構(gòu)。 主要工作由四部分組成： 1、對(duì)計(jì)算方法的研究。通過(guò)對(duì)軟件FLUENT的用戶自定義功能（UDF），借助C語(yǔ)言編程對(duì)該軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)針對(duì)計(jì)算中所要用到的動(dòng)態(tài)網(wǎng)格技術(shù)，并對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)證。 2、根據(jù)實(shí)際蜻蜓翅膀的尺寸建立兩只對(duì)稱的且簡(jiǎn)化的模型翼。針對(duì)模型翼在無(wú)來(lái)流條件下的撲動(dòng)進(jìn)行分析，運(yùn)用數(shù)學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)的方法，將

3、模型翼的運(yùn)動(dòng)由原先的二維情形擴(kuò)展為三維情形，建立模型翼的三維運(yùn)動(dòng)方程，并分析在該三維運(yùn)動(dòng)模式下對(duì)稱模型翼產(chǎn)生的空間三維力及三維力矩。 3、改變模型翼三維撲動(dòng)的各種撲翼運(yùn)動(dòng)參數(shù)，研究各種參數(shù)的改變對(duì)模型蜻蜓飛行的影響，從氣動(dòng)的角度來(lái)解釋在不同飛行階段的撲翼規(guī)律，并根據(jù)懸停飛行所需要的平衡條件，確定了模型蜻蜓懸停飛行所需要的撲翼參數(shù)。 4、設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單易制作的可以應(yīng)用于MAV的測(cè)量空間六維力的正交串聯(lián)傳感器彈性體結(jié)構(gòu)，并對(duì)該結(jié)