微型扑翼飞行器机翼气动特性研究
仿蝴蝶微型扑翼机飞行原理及扑翼机构研究（已处理）
仿蝴蝶微型扑翼机飞行原理及扑翼机构研究摘要微扑翼飞行器Flapping-wing micro aerial vehicles模仿鸟类或昆虫的飞行原理,具有体积小、重量轻、隐身性好等优点,被广泛使用到军用和民用领域。
本文以仿蝴蝶微型扑翼机为研究对象,首先分析凤蝶的飞行参数,在此基础上,建立了仿蝴蝶扑翼机的参数化模型,研究了仿蝴蝶扑翼机的流体和扑翼机构的运动特性。
(1)对凤蝶的扑翼飞行和微观形态进行了整理和分析,获得了凤蝶扑翼飞行的尺寸参数及运动参数,为仿蝴蝶扑翼机的数值建模和机构分析提供了数据参考。
(2)以流体仿真软件 FLUENT 为平台,采用参数化语言,建立了仿蝴蝶流体分析模型,针对解决流场的动边界这一难点,采用动网格技术,对翼型的流体动力学性能进行研究。
流体仿真结果表明:涡流是产生高升力的主要原因;在大翼展、低频率扑动前提下,扑翼幅值与产生的升力和推力成正比。
(3)以平面四杆机构为基础,用解析法设计了具有急回特性的扑翼机构,并以 solidworks 软件为平台,建立了扑翼机构的三维模型,进行了扑翼机构的运动仿真,将仿真结果与解析法设计的扑翼机构的运动特性进行比较,验证了解析法设计急回特性的扑翼机构的可行性和可靠性。
关键词:微扑翼飞行器,流体力学仿真,动网格技术,急回特性,运动仿真IAbstractFlapping-wing micro aerial vehicles mimic birds or insect flight principle, hasthe advantage of small volume, light weight, good stealth ability, etc., is widely usedin military and civil fields. Papilio is chosen to research the flapping wing flight andflight mechanism in this paper. The parametric language is used to constructedbutterfly wing model to carry on motion analysis and the design of theflapping-wing mechanism1 Researched and analyzed the flapping wing flight and micro-morphology ofthe papilio, obtained its dimension parameter and motion parameter,provided datareferences for the numerical modeling and mechanical modeling of the bionicornithopter 2The imitating butterfly fluid simulation mode is based on theparameterized modeling method on FLUENT software platform, to solve the flowfield of the moving boundary this problem, using the dynamic mesh technique,research on hydrodynamic performance of airfoil. Fluid simulation results show:eddy current is the main cause of high lift; in the large span, the low frequency,flutter premise, flapping amplitude is proportional to lift and thrust s generated3Based on the analytical method design the plane four-bar linkage, usingquick-return characteristics to design flapping-wing mechanism, and make motionanalyses. Established the three-dimensional model of the flapping wing, and mademotion simulation on solidworks software. The research results revealthat theflapping-wing mechanism motion analysis which is compared withthree-dimensional model simulated analysis is feasible and reliable Keyword: Flapping-wing micro aerial vehicles, fluid dynamics simulation,dynamic mesh, quick-return characteristics, motion simulationII南昌航空大学硕士学位论文目录目录摘要 IAbstract II第1章绪论11.1 引言.11.2 微型扑翼飞行器的研究现状及分析21.2.1 国外研究现状..31.2.2 国内研究现状..51.3 本文的研究目的及意义..71.3.1 微型扑翼飞行器的研究目的..71.3.2 拟解决的技术问题71.4 本文的内容安排..8第2章昆虫扑翼飞行原理及蝴蝶翅形态结构92.1 昆虫扑翼飞行原理.92.1.1 雷诺数..92.1.2 昆虫的飞行机理..102.1.3 蝴蝶的飞行机理..132.2 蝴蝶翅形态结构142.2.1 蝴蝶翅气动外形特质142.2.2 蝴蝶翅三维形状测量152.2.3 自由飞行时蝴蝶翅形态结构16 2.3 蝴蝶翅微观形态172.3.1 翅的表观结构182.3.2 翅的断面结构192.4 本章小结19第3章仿生扑翼模型的流场分析21 3.1 FLUENT软件简介..213.1.1 FLUENT软件求解步骤..21III南昌航空大学硕士学位论文目录3.1.2 求解控制方程223.2 翼型的流场数值计算.233.2.1 翼型建模及网格化.233.2.2 翼型的流场计算..243.3 翅翼拍动中流场的数值模拟.27 3.3.1 动网格技术.273.3.2 动态数值分析283.3.3 拍打振幅对扑翼运动的影响313.4 本章小结32第4章扑翼机构设计及建模分析334.1 扑翼机构的设计.334.1.1 扑翼机构总体设计要求..334.1.2 扑翼的实现方案..344.2 扑翼机构的运动尺度综合..354.2.1 扑翼机构方案确定.364.2.2 构件尺寸确定374.3 按解析法设计急回特性的扑翼机构..374.3.1 扑翼机构设计374.3.2 扑翼机构分析424.4 扑翼机构建模.464.4.1 零件三维建模464.4.2 零件装配与运动仿真474.5 本章小结49第5章结论与展望505.1 结论..505.2 展望..50参考文献..52攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加的科研情况.56一、攻读硕士学位期间发表的论文..56二、攻读硕士学位期间参加的科研情况56致谢57IV南昌航空大学硕士学位论文第一章绪论第 1 章绪论1.1 引言微型扑翼飞行器Flapping-wing micro aerial vehicles以其优良的机动性、低噪音、低成本、携带方便、操作简单、可执行多种任务等功能,不论在军用还是民[1]用领域都具有十分重要、极其广泛的用途。
扑翼飞行器翅翼结构设计与气动性能研究
扑翼飞行器翅翼结构设计与气动性能研究摘要：由于扑翼飞行器在众多领域中具有不可估量的发展前景，是世界许多科研机构重点研发对象。
为提高飞行器的飞行性能，分析不同鸟类的分析特点，运用Solidsworks软件构建出单段式、两段式、三段式和拍式四翼单段式的翅翼模型，然后在Fluent软件中进行三维模型瞬态气动性能分析，采用UDF自定义函数和动网格进行仿真模拟计算，得到了不同翅翼的升力系数、阻力系数和升阻比，并对翅翼表面压力场进行分析。
由此可知，翅翼自由度越大，翅翼表面相对最大压力值随着翅翼自由度增加而增大，相对最小压力值随着减小。
关键词：扑翼飞行器，翅翼结构，Fluent，气动性能Abstract：A flapping wing aircraft has an immeasurable development prospect in many fields, which is a key research and development object of many scientific research institutions in the world. In order to improve the flight performance of the aircraft the flighting characteristics of different birds was analyzed, and the single section, two-stage, three-stage and beat type four wing single section wing models was constructed by Solidsworks. Then, the transient aerodynamic performance of the three-dimensional model was analyzed in fluent software. The UDF function and dynamic grid were used to simulate and calculate the lift coefficient of different wings. The pressure field on the wing surface was analyzed. It can be seen that the larger the degree of freedom of the wing is, the greater the value of the relative maximum pressure on the surface of the wing increased, while the relative minimum pressure value decreased.Keywords：Flapping wing aircraft, wing structure, Fluent, aerodynamic performance1.绪论微型飞行器(MAV)概念是20世纪90年代才开始提出的，根据其翼型运动方式的不同可以分为3类，分别为固定翼、旋翼和扑翼。
飞机机翼的气动特性研究与结构优化设计
飞机机翼的气动特性研究与结构优化设计飞机机翼是飞机的重要组成部分，其气动特性对于飞机性能有着至关重要的影响。
本文将对飞机机翼的气动特性进行研究，并提出相应的结构优化设计。
1. 气动特性的研究飞机机翼的气动特性研究旨在了解机翼在不同飞行状态下的气动性能。
研究方法通常包括风洞试验、数值模拟和实际飞行测试。
1.1 风洞试验风洞试验是一种常用的研究飞机机翼气动特性的方法。
通过在实验室中模拟不同飞行速度、攻角和侧滑角等条件下的飞行状态，可以测量机翼的升力、阻力和气动力矩等参数。
同时，风洞试验还可以观察机翼表面的流动情况，有助于理解机翼的气动流场。
1.2 数值模拟数值模拟是一种比较先进的研究方法，可以通过计算流体力学（CFD）软件对机翼的气动特性进行模拟分析。
数值模拟可以更详细地揭示机翼表面的压力分布和流动情况，同时还可以模拟不同工况下的气动性能。
不过，数值模拟的准确性受到网格划分和物理模型等因素的影响，需要进行合理的验证和修正。
1.3 实际飞行测试实际飞行测试是验证风洞试验和数值模拟结果的重要手段。
通过在真实飞行环境中对机翼进行测试，可以获取更真实的气动数据。
实际飞行测试可以通过传感器等装置收集数据，对机翼在高速飞行、低速飞行和大迎角飞行等状态下的气动特性进行研究。
2. 结构优化设计结构优化设计旨在改善机翼的气动性能，提高飞机的效率和性能。
根据机翼的气动特性研究结果，可以采取以下优化措施。
2.1 剖面优化机翼的剖面形状对气动性能有着重要影响。
通过优化机翼的剖面形状，可以降低阻力、提高升力和减小气动力矩。
剖面优化可以包括改变机翼的翼型、翼展、翼面积和后掠角等参数，以达到较好的气动特性。
2.2 梢翼设计梢翼是位于机翼末端的小翼，可用于改善机翼的气动性能。
梢翼可以增加升力、降低阻力和改善气动力矩。
通过合理设计梢翼的形状和位置，可以进一步提高机翼的性能。
2.3 翼尖小翼翼尖小翼是位于机翼翼尖处的小翼，可用于减小机翼翼尖的涡散。
微型扑翼飞行器扑翼气动特性分析
微型扑翼飞行器扑翼气动特性分析作者：刘赫然黄健来源：《山东工业技术》2016年第18期摘要：本文主要是以飞蛾的翅翼作为分析对象，设计了不同结构和形状的蛾翼；通过改变扑翼频率等性能参数，对扑翼的气动特性进行分析；通过利用有限元软件，对翅翼进行单向流固耦合分析；并得出翅翼结构对气动特性的相关影响因素。
关键词：翅翼；有限元分析；流固耦合；气动特性DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.18.2370 引言近年来，微型扑翼飞行器因其尺寸小、机动性强、隐蔽性好等特点，已经成为国内外研究的热点。
其中在空气动力学方面是扑翼飞行器的研究基础也是研究重点，在国内外学者的研究工作中发现，扑翼飞行器的柔性翅翼对扑翼的气动特性有较大的影响[1-3]。
因此，为了更好的了解扑翼飞行器在低雷诺数下能够稳定灵活的飞行，有必要进行相关的扑翼气动特征分析。
在自然界中，扑翼式生物产生气动力的来源主要有以下三种：（1）主动推升力（通过扑翼的翅翼的自身扑动产生）；（2）惯性叠加力（通过飞行时惯性力和自身重量产生）；（3）柔性变形力（通过翅翼在扑动时产生柔性变形而产生）。
在这三种产生的推升力均存在一定关系的耦合，而且在主动推升力和柔性变形力的研究中，Dickinson[4]等人利用通过研究昆虫的翅膀动作提出了三种动作模式：尾迹捕捉、旋转环流和延时失速，充分论证了两种力之间的耦合关系。
孙茂[5]等人用数值模拟方法，求解N-S方程研究了昆虫前飞时的气动力和需用功率。
分别就昆虫在不同飞行状态下、不同速度时升力及推力的来源进行了分析，完善了扑翼飞行器的气动机理，同时得出了比功率随飞行速度的变化关系曲线。
本文从仿生学角度出发，建立了仿生翼脉。
通过利用有限元分析软件，对翅翼进行单向流固耦合分析，然后通过改变扑翼特性参数（扑翼攻角、扑翼频率等）实验对比，分析仿生翼脉的不同结构对柔性扑翼气动结构特性的影响。
1 研究对象目前所研究的扑翼飞行器按其特征尺寸形状可以分为仿鸟类扑翼飞行器和仿昆虫扑翼飞行器，由于鸟类的翅膀结构很复杂，通过控制肌肉来控制骨骼以及小羽翼的变化，其动作特征灵活多样，完全模仿其动作难度较大，但昆虫翅翼则不同，它们只在翅翼根部有肌肉，翅翼的状态只能从根部来控制。
仿鸟扑翼飞行器结构设计与气动性能研究
仿鸟扑翼飞行器结构设计与气动性能研究摘要随着科学技术的发展和对知识的进一步探索，人们在仿生学领域和低雷诺数空气动力学方向上的理论研究逐渐成熟，同时也优化了扑翼飞行器的设计与制造。
为了提高扑翼飞行器的气动性能，本文从驱动结构和机翼的气动性能两方面进行研究，将几种扑动机构进行了对比，选择单曲柄双摇杆机构作为研究对象，进行了机械建模和运动仿真。
针对优化前后两组不同的数据进行运动仿真；同时，以翅翼作为研究对象进行仿真计算，通过压力云图、速度云图和升阻力系数等数据分析，研究了扑翼飞行器机翼的气动性能。
研究表明，当振幅为45°时，翅翼表面的升阻比为整组数据的最大值，并且在这种运动状态下，翅翼表面的相对压力较小，翅翼上下表面的压力负担较小，且具备良好的速度特性，翅翼的气动性能最佳。
关键词：扑翼飞行器；气动性能；结构设计1.引言随着科技的发展，对空气动力学的研究逐步完善，但我们不可否认的是，虽然扑翼飞行已经被鸟类或昆虫类熟练的运用到各个方面，但人们还没有将扑翼飞行成熟的体现在某一产品当中。
扑翼飞行器相比于固定翼与旋翼飞行器，能够快速起飞，加速，悬停，具有极高的机动性与灵活性；可以应用在国防领域和民用领域，完成许多其他飞行器和人类无法完成的任务。
与此同时，仿鸟扑翼飞行器需要足够的动力系统，以及轻巧但具备一定强度的结构骨架。
因此，研究仿鸟扑翼飞行器结构设计与气动性能有着重要意义。
我国对于扑翼飞行器的研究起步于上世纪90年代。
张志涛等、曹雅忠等、程登发等、吴孔明和郭予元、彩万志等分别开展了生物飞行动力学、生理学、功能形态学等方面的研究[[1]]。
南京航空航天大学曾锐，昂海松等对鸟类扑翼飞行机理进行了深入研究，提出一种新的变速、折叠模型，并通过数值计算，认为采用这种模型，升力系数明显增加[[2]]。
北京航空航天大学的孙茂等人用Navier-Stokes方程数值解和涡动力学理论研究了模型昆虫翼作非定常运动时的气动力特性，解释了昆虫产生高升力的机理，在此基础上探索了微型飞行器的飞行原理，包括气动布局新概念、新控制方式、最大速度、允许重量以及需要功率等问题[[3]][[4][[5]][[6]]。
飞机机翼的气动特性研究与优化设计
飞机机翼的气动特性研究与优化设计在航空工程领域，飞机机翼的气动特性研究与优化设计是一项重要的工作。
机翼的气动特性直接影响着飞机的飞行性能和安全性。
本文将对飞机机翼的气动特性进行研究，并提出优化设计方案，以期提高飞机的性能和安全性。
一、气动力学基础在开始研究飞机机翼的气动特性之前，我们首先需要了解一些气动力学基础知识。
气动力学是研究空气与物体运动相互作用的科学，而飞机机翼则是在飞行中扮演着至关重要的角色。
机翼产生升力和阻力是其最基本的气动特性。
升力使飞机能够克服重力并维持在空中飞行，而阻力则是抵抗飞机前进的力量。
除此之外，机翼的升阻比、失速特性、气动操纵特性等也是需要研究与优化的关键要素。
二、机翼气动特性研究方法为了研究飞机机翼的气动特性，科学家和工程师们采用了多种研究方法。
其中，数值模拟、风洞试验和实际飞行测试是最常见的方法。
1. 数值模拟数值模拟是通过计算机模拟飞机在各种飞行状态下与空气之间的相互作用，从而得出机翼的气动特性。
数值模拟方法可以节省时间和成本，并且可以对各种参数进行敏感性分析，提供了许多有价值的信息。
2. 风洞试验风洞试验是通过在实验室里建立一个人工流体环境，模拟飞机在真实空气中的飞行情况。
利用风洞试验可以获得具体的数据和图像，并验证数值模拟的准确性。
3. 实际飞行测试实际飞行测试是验证数值模拟和风洞试验结果的最终步骤。
通过在真实飞行中对机翼的气动特性进行观测和测量，可以对研究结果进行验证和修正。
三、飞机机翼气动特性的优化设计了解了机翼的气动特性研究方法后，我们可以开始讨论如何进行机翼的优化设计。
机翼的优化设计旨在减小阻力、提高升力，并尽量降低飞机的空气阻力。
1. 翼型设计翼型的选择对机翼的气动特性有着重要的影响。
不同的翼型具有不同的升阻比、失速速度和气动操纵特性。
通过翼型的优化设计，可以在提高升力的同时减小阻力，提高整体飞行性能。
2. 翼展与梢加载荷分布翼展和梢加载荷分布也是影响机翼气动特性的关键因素。
微型扑翼飞行器的结构设计与制作技术研究
微型扑翼飞行器的结构设计与制作技术研究随着科技的不断进步，微型扑翼飞行器作为一种新型飞行器，受到了越来越多的关注。
微型扑翼飞行器是一种仿生飞行器，其设计灵感来自于昆虫的翅膀运动原理，通过模仿昆虫的翅膀运动方式实现飞行。
本文将重点研究微型扑翼飞行器的结构设计与制作技术。
微型扑翼飞行器的结构设计是实现其稳定飞行的关键。
首先，需要设计合适的翅膀形状和尺寸。
翅膀的形状应具有良好的气动特性，能够产生足够的升力和稳定的飞行。
其次，需要确定翅膀的材料和结构。
翅膀的材料应具有足够的轻量化和强度，常见的材料有碳纤维、玻璃纤维等。
翅膀的结构可以采用刚性或柔性结构，刚性结构适用于大型扑翼飞行器，而柔性结构适用于微型扑翼飞行器。
最后，需要设计合适的机身结构和连接方式，以实现翅膀的运动和控制。
微型扑翼飞行器的制作技术主要包括翅膀制作、机身制作和控制系统制作。
翅膀制作需要先制作翅膀的模具，然后根据模具制作翅膀，最后进行表面处理和装配。
机身制作可以采用3D打印技术或精密加工技术，根据设计要求制作机身的外形和内部结构。
控制系统制作包括电机、传感器和控制电路等的选择和安装，以及飞行器的姿态控制和稳定控制算法的开发。
微型扑翼飞行器的结构设计与制作技术研究的目的是实现微型扑翼飞行器的稳定飞行和控制。
通过合理的结构设计和制作技术，可以使微型扑翼飞行器具有较好的飞行性能和操控性。
此外，结构设计和制作技术的研究还可以为更大规模的扑翼飞行器的设计和制作提供参考。
总之，微型扑翼飞行器的结构设计与制作技术研究是一项复杂而重要的工作。
通过深入研究和不断探索，可以进一步提高微型扑翼飞行器的性能和应用领域，为未来的飞行器发展做出贡献。
《两段式仿生扑翼飞行器的结构设计及气动特性仿真》
《两段式仿生扑翼飞行器的结构设计及气动特性仿真》一、引言随着科技的不断进步，仿生学在航空领域的应用日益广泛。
其中，仿生扑翼飞行器因其高机动性、高仿生性及良好的环境适应性，成为了当前研究的热点。
本文将重点探讨两段式仿生扑翼飞行器的结构设计及气动特性仿真。
二、两段式仿生扑翼飞行器的结构设计1. 整体结构两段式仿生扑翼飞行器主要包含动力系统、控制系统和扑翼系统三个部分。
其中，扑翼系统采用两段式设计，分为上、下两个部分。
整体结构仿照鸟类飞行时的翅膀运动，具有较高的灵活性和适应性。
2. 扑翼系统设计扑翼系统是仿生扑翼飞行器的核心部分，其设计直接影响到飞行器的性能。
两段式扑翼系统由上翼段和下翼段组成，通过驱动机构实现上下扑动。
上翼段主要负责产生升力，下翼段则起到调节气流、增强飞行稳定性的作用。
3. 动力系统设计动力系统为仿生扑翼飞行器提供动力，主要包括电机、电池和传动机构等部分。
为了保证飞行器的轻量化和高效性，我们选用高性能的电机和电池，通过传动机构将动力传递到扑翼系统，实现飞行器的飞行。
4. 控制系统设计控制系统是仿生扑翼飞行器的大脑，负责飞行器的导航、控制和姿态调整。
我们采用先进的飞行控制算法和传感器技术，实现对飞行器的精确控制，使其能够按照预设的轨迹进行飞行。
三、气动特性仿真为了更好地了解两段式仿生扑翼飞行器的气动特性，我们采用计算流体动力学（CFD）技术进行仿真分析。
通过建立三维模型，模拟飞行器在不同速度、不同攻角下的气流分布和压力分布，从而得到飞行器的气动性能参数。
仿真结果表明，两段式仿生扑翼飞行器在扑动过程中，上下翼段的协同作用能够产生较大的升力，同时减小阻力。
此外，通过调整扑动频率和幅度，可以实现对升力和阻力的有效控制，从而提高飞行器的飞行性能。
四、结论本文对两段式仿生扑翼飞行器的结构设计及气动特性仿真进行了探讨。
通过采用两段式扑翼系统、高性能的动力系统和先进的控制系统设计，实现了仿生扑翼飞行器的轻量化、高效化和智能化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。