串列扑翼前翅脱落涡在不同间距下对平均推力的影响

摘要

利用压力传感器测量扑翼的瞬时力,利用数字粒子测速仪系统测量扑翼的前缘涡以及其周围的流场,来揭示前缘涡在不同间距下对扑翼平均推力的影响.本实验在一个低雷诺数循环水洞中进行.两串列扑翼均作二维正弦平动.在固定的相位差下,当间距增加时,后翅前缘涡对前翅的影响具有相似性,即均提高或者均降低前翅的平均推力.前翅平均推力的提高是由于后翅的前缘涡提高了前翅尾部的射流速度以及其有效攻角.随着间距的增加,后翅前缘涡对前翅的影响急剧下降使得前翅的平均推力快速接近于单翼值.在固定的相位差下,当间距增加时,前翅的脱落涡对后翅的影响变化非常大,可能从开始提高转为后来降低后翅的平均推力,这是因为间距改变了前翅脱落涡作用于后翅的时间点.当前翅脱落涡遇到后翅,并且和后翅的前缘涡有相同的旋转方向时,前翅的脱落涡会抑制后翅前缘涡的形成,并且减小后翅的有效攻角,降低其平均推力.如果这两个涡的旋转方向相反,那么后翅有效攻角就会增大,平均推力值就会提高.