海鸥扑翼过程流体力学机制的数值分析

【作者】 常兴华； 赫新； 马戎； 张来平；

【机构】 中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室； 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所；

【摘要】 本文针对海鸥的扑翼过程开展了数值研究。首先对简化的二维翼型俯仰-沉浮过程进行了数值模拟,分析了下拍时间、翼型等因素对扑翼过程能耗、升力系数的影响,探讨了扑翼过程升力、推力产生的流体力学机制。在此基础上,对较为真实的三维扑翼过程进行了数值模拟,着重分析了翼的展向扭转机制对其升阻力、能耗的影响。海鸥翼的流向截面采用了S1223翼型,并采用了简化的两段翼模型来近似模拟海鸥的柔性扑翼过程。数值模拟采用了动态混合网格技术以及非定常数值计算方法。为了提高动态混合网格技术的工程适用能力,采用了区域分解的思路:首先根据实际计算需求将网格区域进行分解,之后在不同的区域内采用最为合适的网格变形方法,以提高动态混合网格技术的整体生成效率。针对本文的扑翼过程,采用了基于径向基函数的网格变形方法。该方法具有优越的网格变形能力,并通过控制点筛选策略选择一定规模的物面控制点,在保证物面变形精度的前提下提高了空间网格点的变形效率。更多还原