几何参数对三维仿生运动翼推进性能的影响研究

• 作者: 张鸿志 苑宗敬 陈刚 韩佳坤 龚春林
• 来源期刊: 西安交通大学学报
• 关键词: 仿生运动翼 浸入边界法 格子玻尔兹曼法 推进性能 几何参数
• 年，卷（期）: 2017,（9）
• 页码范围: 131-137
• 页数: 7页
• 分类号: V211
• 语种: 中文
• DOI: 10.7652/xjtuxb201709019

摘要

为了研究几何参数对三维仿生运动翼推进性能的影响,基于IB-LBM算法开发了可在天河2号超级计算机上运行的大规模并行求解器.实现过程包括用浸入边界法在翼型表面构造力函数,并通过插值函数将翼型表面的力函数分散到周围流体网格点,然后通过格子波尔兹曼方法进行流体计算,更新速度场.以椭球翼、平板翼、NACA0012翼、长方体翼为研究对象,系统研究了仿生翼的几何形状对推力系数与涡系结构的影响.研究表明:椭球翼表面的涡系结构饱满且距离翼型表面最近,其推进性能最好;NACA0012翼和平板翼的涡系结构类似,推进性能相近;长方体翼由于钝体效应导致涡系结构细小且距离翼型表面较远,其推进性能最差.研究结果表明,在仿生飞行器设计中,应避免采用类似于长方体外形的钝体仿生翼,椭球翼推进性能最佳,但是由于椭球型质量分布导致对仿生飞行器连接部位质量要求较高,可采用推进性能相近的平板翼.