基于串联布置下振动翼型的推力优化研究

论文摘要

在自然界中的鸟类以及鱼类都是通过翅膀以及身体的摆动来获得运动的动量,并且它们总是成群结队的运动,我们发现,当他们成群结队的移动时可以节省自身的能量。这项发现能推动水下研究以及推进装置的发展,像是微型飞行器和机械鱼。本文研究了在不同情况串联布置下两受迫摆动翼型的推进性能,两摆动翼型串联布置,当改变翼型的摆动振幅、摆动频率、流向间距以及相位差时,翼型的推进性能发生改变。本文首先研究了在特定的摆动频率和摆动幅度下(St_D=0.3,A_D=1.0和St_D=0.2,A_D=0.7)对两翼型推进性能的影响。得到当St_D=0.2,A_D=0.7时,两受迫摆动翼型获得较大的推力系数。当在St_D和A_D固定的情况下(St_D=0.2,A_D=0.7),研究两翼型的放置位置以及相位差对推力系数的影响。当翼型的相位差保持恒定,放置间隙S/c从0.109提高到1时,上游翼型的推力系数减小,下游翼型的推力系数增加,总推力系数保持缓慢增大趋势。当翼型的放置位置不变,相位差从0°到180°变化时,上游翼型的推力系数增大,下游翼型的推力系数减小,当相位差等于90°时,两翼型系统总推力系数获得最大数值。所以当放置间隙为1,相位差为90°时,两翼型系统获得最大的推力系数。总的来说,对固定摆动频率以及摆动幅度的两翼型而言,增大两翼型的相位差比增大两翼型的放置间隙,将会获得更大的推进效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• Acknowledgements
• Nomenclature
• Chapter 1 Introduction
•   1.1 Background
•   1.2 Research status
•   1.3 Objectives
•   1.4 Thesis outline
• Chapter 2 NUMERICAL METHOD
•   2.1 Governing equations
•   2.2 Study parameters
•   2.3 Mesh method
•   2.4 Numerical verification
•     2.4.1 Mesh independence
•     2.4.2 Comparison of wake pattern
•   2.5 Summary
• Chapter 3 RESULTS AND DISCUSSION
•   3.1 In-phase and anti-phase tandem airfoil
•     3.1.1 Input power coefficient
•     3.1.2 Thrust coefficient
•     3.1.3 Thrust efficiency
•   3.2 For fixed Strouhal number and non-dimensional pitching amplitude
•     3.2.1 Input power coefficient of upstream and downstream airfoil
•     3.2.2 Input power coefficient of two airfoils system
•     3.2.3 Thrust coefficient of upstream and downstream airfoil
•     3.2.4 Thrust coefficient of two airfoils system
•     3.2.5 Thrust efficiency of upstream and downstream airfoil
•     3.2.6 Thrust efficiency of two airfoils system
•   3.3 Summary
• Chapter 4 OPTIMUM CONFIGURATION
•   4.1 Effect of phase-lag
•     4.1.1 Thrust efficiency
•     4.1.2 Instantaneous forces of upstream airfoil
•     4.1.3 Instantaneous forces of downstream airfoil
•   4.2 Effect of stream wise distance
•     4.2.1 Thrust efficiency
•     4.2.2 Instantaneous forces of upstream airfoil
•     4.2.3 Instantaneous forces of downstream airfoil
•   4.3 Optimum configuration
•     4.3.1 Time traces of optimum configuration
•     4.3.2 Thrust enhancement of optimum configuration
•   4.4 Summary
• Conclusions
• References

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李红霞

导师: Alam Md. Mahbub

关键词: 串联翼型,推力效率,摆动频率,相位差

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,航空航天科学与工程,船舶工业

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: V211;U661.3

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.004316

总页数: 59

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