蝴蝶懸停飛行流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆律O(shè)計

魏 來

(北京航空精密機(jī)械研究所,北京 100076)

申功炘 黃爍橋 郭 鵬

(北京航空航天大學(xué) 航空科學(xué)與工程學(xué)院,北京 100191)

蝴蝶懸停飛行流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆律O(shè)計

魏 來

(北京航空精密機(jī)械研究所,北京 100076)

申功炘 黃爍橋 郭 鵬

(北京航空航天大學(xué) 航空科學(xué)與工程學(xué)院,北京 100191)

由于蝴蝶形態(tài)學(xué)上的特點(diǎn)(翼面寬大,展弦比小,翼型復(fù)雜)以及其特殊的飛行方式(拍動頻率低,翅膀幾乎垂直于身體拍動;翅膀沒有翻轉(zhuǎn)運(yùn)動,但在翅膀拍動時身體有明顯的俯仰運(yùn)動和振動),蝴蝶成為探索昆蟲飛行高升力機(jī)理的特殊研究對象.為了深入研究蝴蝶懸停飛行時的流場和高升力機(jī)理,設(shè)計制作一套模擬蝴蝶懸停飛行的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋@得尤為重要.介紹一種新設(shè)計的電控蝴蝶實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?該模型與真實(shí)的蝴蝶一樣,包含左右翅膀和身體,并且可以實(shí)現(xiàn)精確定位和模擬蝴蝶不同的運(yùn)動模式,包括翅膀的拍動、身體的俯仰運(yùn)動和振動.研究小組應(yīng)用此實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行流動顯示實(shí)驗(yàn)和 PIV(Particle Image Velocimetry)實(shí)驗(yàn),對蝴蝶的懸停飛行進(jìn)行研究.

蝴蝶;實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?仿生設(shè)計;懸停飛行

蝴蝶具有優(yōu)異的飛行能力,例如生活在北美的帝王蝶每年秋季飛行 3000 km到墨西哥山脈去過冬,在那里生活 5個月,到了春季再飛回北方.蝴蝶的飛行能力引起了學(xué)者的關(guān)注,文獻(xiàn)[1-3]使用高速攝像機(jī)對多種蝴蝶進(jìn)行了觀測,分析了蝴蝶水平前飛時翅膀和身體的運(yùn)動學(xué)參數(shù),同時也測量了相關(guān)的形態(tài)學(xué)參數(shù).研究……