三维扑翼空气动力学性能的数值仿真研究

摘要

针对现有扑翼飞行器的控制方式仅为单自由度或双自由度控制,空气动力学性能(以下简称气动性能)差,无法实现真实模拟仿生运动扑翼的问题,提出三维扑翼空气动力学性能的数值仿真研究.首先采用三维鸟翼外形模型,编写扑动角、扭转角和平动运动的控制方程,将用户自定义函数(UDF)耦合到Fluent求解器中,计算单自由度、两自由度和三自由度下,扑翼的平均升力系数、阻力系数和涡量云图,并将三种自由度扑翼数值结果进行对比分析.仿真结果表明,三自由度扑翼的升阻比较单自由度、双自由度扑翼升阻比均有显著提高,说明采用三自由度似鸟扑翼飞行器具有更好的气动性能,可为仿生扑翼的进一步优化设计提供理论指导.