About the features of flapping flight

V. D. Kotelkin; Котелкин В. Д.

doi:10.31857/S0032823524060022

Об особенностях машущего полета

Авторы: Котелкин В.Д.¹
Учреждения:
1. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Выпуск: Том 88, № 6 (2024)
Страницы: 839-852
Раздел: Статьи
URL: https://ruspoj.com/0032-8235/article/view/678437
DOI: https://doi.org/10.31857/S0032823524060022
EDN: https://elibrary.ru/IHBNZS
ID: 678437

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация

2D-моделирование машущего полета осуществляется на основе конечно-разностных уравнений Навье–Стокса, а крыло имитируется ансамблем лагранжевых частиц. Моделирование проводится в двух плоскостях – параллельной и ортогональной направлению полета. Воспроизводится вихревая дорожка Голубева, создающая тягу; выясняется смысл восьмеркообразной кинематики; показывается, что вихри, индуцируемые отмашкой крыла, ликвидируют отрыв потока. Установлено, что создание подъемной силы с помощью складных крыльев втрое уменьшает энергозатраты птиц. Исследована аэродинамика модели циклокоптера с гибридной кинематикой.

Ключевые слова

машущий полет, вязкая жидкость, безотрывное обтекание, уравнения Навье–Стокса, вихри, численное моделирование, сила тяги, подъемная сила, восьмеркообразная кинематика, циклокоптер

Полный текст

Об авторах

В. Д. Котелкин

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: kotelkin@mech.math.msu.su
Россия, Москва

Список литературы

Голубев В.В. Труды по аэродинамике. М.: ГИТТЛ, 1957. 979 с.
Лайтхилл Дж. Аэродинамические аспекты полета животных. Сер. Механика. Вып. 23. Биогидродинамика плавания и полета. М.: Мир, 1980. С. 9–78.
Зайцев А.А. Теория несущей поверхности: математическая модель, численный метод, расчет машущего полета. М.: Наука, 1995. 160 с.
Зайцев А.А., Тюрев В.В. Расчет обтекания несущей поверхности при больших деформациях // Изв. АН СССР. МЖГ. 1980. № 4. С. 72–79.
Зайцев А.А., Шарина Л.В. Аэродинамический расчет нормального трепещущего полета // Изв. АН СССР. МЖГ. 1983. № 4. С. 71–78.
Зайцев А.А., Федотов А.А. Обтекание идеальной несжимаемой жидкостью тонкого крыла конечного размаха, колеблющегося с большой амплитудой // Изв. АН СССР. МЖГ. 1986. № 5. С. 75–82.
Gustafson K., Leben R. Computation of dragonfly aerodynamics // Comput. Phys. Commun. 1991. V. 65. P. 121–132.
Захаренков М.Н., Никулин М.А., Швец А.И. Аэродинамика машущего полета насекомых // Изв. АН СССР. МЖГ. 1984. № 6. С. 121–126.
Котелкин В.Д. Заметки об аэродинамике машущего полета // В сб.: Гидроаэромеханика и космические исследования / под ред. Баранова В.Б. М.: изд-во МГУ, 2012. С. 176–187.
Bos F.M., Lentink D., van Oudheusden B.W., Bijl H. Influence of wing kinematics on aerodynamic performance in hovering insect flight // J. Fluid Mech. 2008. V. 594. P. 341–368.
Lun Li, Yongping Hao, Jiulong Xu, Fengli Liu, Shuangjie Liu Numerical simulation of unsteady aerodynamic characteristics of the three-dimensional composite motion of a flapping wing based on overlapping nested grids // AIP Advances. 2020. V. 10. 035109 (China).
Toshiyuki Nakata, Hao Liu A fluid-structure interaction model of insect flight with flexible wings // J. of Comput. Phys. 2012. V. 231. P. 1822–1847.
Kim D., Choi H. Two-dimensional mechanism of hovering flight by single flapping wing // J. Mech. Sci. Technol. 2007. V. 21(1). P. 207–221.
Vanella M., Fitzgerald T., Preidikman S., Balaras E., Balachandran D. Influence of flexibility on the aerodynamic performance of a hovering wing // J. of Experim. Biol. 2009. V. 212. P. 95–105.
Ellington C.P., van den Berg C., Willmott A.P., Thomas A. Leading-edge vortices in insect flight // Nature. 1996. V. 384. P. 626–630.
Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.: Наука. 1989, 608 с.
Chorin A.J. Numerical Solution of the Navier–Stokes Equations // Math. Comp. 1968. V. 22. P. 745–762.
Белоцерковский С.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Наука, 1984. 518 с.
Федоренко Р.П. Релаксационный метод решения разностных эллиптических уравнений // ЖВММФ. 1961. Т. 1. № 5. С. 922–927.
Бахвалов Н.С. О сходимости одного релаксационного метода при естественных ограничениях на эллиптический оператор // ЖВММФ. 1966. Т. 6. № 5. С. 861–883.
Wesseling P. An Introduction to Multigrid Methods. New York: Wiley, 1992. 284 p.
Ван-Дайк М. Альбом течений жидкости и газа. М.: Мир, 1986. 184 с.
Al-Mdallal Q., Lawrence M., Kocabiyik S. Forced streamwise oscillations of a circular cylinder: Locked-on modes and resulting fluid forces // J. of Fluids&Struct. 2007. V. 23. P. 681–701.
Baek S.J., Sung H.J. Numerical simulation of the flow behind a rotary oscillating circular cylinder // Phys. of Fluids. 1998. V. 10. P. 869–876.