پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 419 |
| تعداد مقالات | 5,513 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,223,564 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,410,269 |
مطالعه تجربی اثر سرعت جریان بر مشخصه‌های آیرودینامیکی بال‌زن با بال انعطاف‌پذیر | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| دوره 56، شماره 11، بهمن 1403، صفحه 1497-1516 اصل مقاله (1.32 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2025.23692.7800 | ||
| نویسندگان | ||
| مجتبی رمضانی ولوجردی1؛ حمزه اشراقی2؛ محمود مانی* 1 | ||
| 1دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران | ||
| 2دانشکده مهندسی هوافضا-دانشگاه صنعتی امیرکبیر-تهران-ایران | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش اثر سرعت جریان بر مشخصه‌های آیرودینامیکی بال‌زن با بال انعطاف‌پذیر در زوایای حمله مختلف با استفاده از آزمون تجربی در تونل باد مادون صوت مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، مدل بال‌زن در سکوی آزمون نصب‌شده و با تغییر مؤلفه‌های جریان و زاویه حمله، نیروهای افقی و عمودی –معادل نیروهای پیشران و برآ- اندازه‌گیری و ثبت گردیده است. آزمایش‌ها در اعداد رینولدز 42000 تا 170000 که محدوده پرواز برای پرندگان طبیعی با ابعاد نزدیک به کبوتر است انجام شده است. فرکانس بال‌زدن نیز از 0 تا 6 هرتز مورد بررسی قرار گرفته است تا فرکانس بال‌زدن پرندگان طبیعی را در برگیرد. مدل آزمون از دو بخش صلب (در ریشه) و انعطاف‌پذیر (در نوک) تشکیل شده و حرکت نوسانی بال‌زدن در آن توسط سامانه الکترومکانیکی تامین شده است. نتایج نشان می‌دهد که بیشینه نیروی پیشران در زاویه حمله 3 درجه حاصل شده است. همچنین انعطاف‌پذیری بال سبب شده است تا با افزایش سرعت اختلاف فشار دینامیکی جریان سبب تغییر شکل بال و در نهایت کاهش ضریب برآی بال شود .همچنین ساختار جریان از زاویه حمله 9 درجه به بعد به گونه‌ای است که توانایی تولید نیروی پیشران نداشته است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| بال‌زن؛ تونل باد؛ روش تجربی؛ سرعت جریان؛ انعطاف‌پذیری | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Experimental study on the flow speed effects on the aerodynamic characteristics of a flexible flapping wing | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mojtaba Ramezani voloojerdi1؛ Hamzeh Eshraghi2؛ Mahmoud Mani1 | ||
| 1Department of Aerospace Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran | ||
| 2Department of Aerospace Engineering,, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| The current research has experimentally studied the aerodynamic characteristics and production of lift and thrust forces of a flapping flexible wing over a range of flow speeds and frequencies in the sub-sonic wind tunnel. Thus, the flapping wing model was installed on the test section, and by changing the flow components and angles of attack, the horizontal and vertical forces - equivalent to the thrust and lift - were measured and recorded. The experiments were conducted at Reynolds numbers of 42,000 to 170,000, which is the flight range for natural birds with dimensions close to pigeons. The wingbeat frequency has also been set from 0 to 6 Hz to encompass the wingbeat frequency of natural birds. The model consists of two parts of rigid (at the root) and flexible (at the tip) and the oscillation is provided by an electro-mechanical system. The highest thrust was achieved at an angle of attack of 3 degrees. The wing flexibility caused the pressure difference on both sides of the wing to cause unsteady deformations. In this case, as the speed increases, the amount of lift on the wing grows with the square power of the speed, Thus, the wing deforms more at higher speeds and the lift coefficient decreases with increasing speed. The flow structure at an angle of attack of 9 degrees is not capable of producing thrust. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Wind Tunnel, Experimental Method, Flow Speed, Flapping Wing, Flexibility | ||
| مراجع | ||
|
[1] D. Kodali, C. Medina, C.-k. Kang, H. Aono, Effects of spanwise flexibility on the performance of flapping flyers in forward flight, Journal of the Royal Society Interface, 14(136) (2017) 20170725. [2] X. Chang, L. Zhang, R. Ma, N. Wang, Numerical investigation on aerodynamic performance of a bionic flapping wing, Applied Mathematics and Mechanics, 40(11) (2019) 1625-1646. [3] P. Deshpande, A. Modani, Experimental investigation of fluid–structure interaction in a bird-like flapping wing, Journal of Fluids and Structures, 91 (2019) 102712 (In Persian). [4] Q. Qu, L. Xu, P. Liu, Y. Zheng, R.K. Agarwal, Numerical study on aerodynamics and flow physics of a flapping wing hovering in ground effect, in: AIAA Scitech 2019 forum, 2019, pp. 1619. [5] A. Soni, S. Tiwari, Three-dimensional numerical study on aerodynamics of non-flapping bird flight, Sādhanā, 44 (2019) 1-15. [6] M.R. Voloojerdi, M. Mani, Aerodynamic characteristics of conventional and innovative high lift swept wings, Journal of Bionic Engineering, 16 (2019) 432-441. [7] M.R. Voloojerdi, M. Mani, Experimental investigation of the effect of flapping on the lift and thrust forces of 3D-wing, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 53(3 (Special Issue)) (2021) 1697-1708 (In Persian). [8] Y. Li, Z. Pan, N. Zhang, Numerical analysis on the propulsive performance of oscillating wing in ground effect, Applied Ocean Research, 114 (2021) 102772. [9] M. Zhao, Y. Zou, Q. Fu, W. He, Effects of airfoil on aerodynamic performance of flapping wing, Biomimetic Intelligence and Robotics, 1 (2021) 100004. [10] G. Abdizadeh, M. Farokhinejad, S. Ghasemloo, Numerical investigation on the aerodynamic efficiency of bio-inspired corrugated and cambered airfoils in ground effect, Scientific Reports, 12(1) (2022) 19117. [11] C. Wang, Y. Liu, D. Xu, S. Wang, Aerodynamic performance of a bio-inspired flapping wing with local sweep morphing, Physics of Fluids, 34(5) (2022). [12] X. Changchuan, G. Nongyue, M. Yang, W. Yue, Y. Chao, A review of bird-like flapping wing with high aspect ratio, Chinese Journal of Aeronautics, 36(1) (2023) 22-44. [13] R. Addo-Akoto, J.-S. Han, J.-H. Han, Leading-edge curvature effect on aerodynamic performance of flapping wings in hover and forward flight, Bioinspiration & Biomimetics, 19(5) (2024) 056007. [14] F. Bouard, T. Jardin, L. David, Aerodynamics of flapping wings with passive and active deformation, Journal of Fluids and Structures, 128 (2024) 104139. [15] M. Vest, J. Katz, Aerodynamic study of a flapping-wing micro-UAV, in: 37th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 1999, pp. 994. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 243 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 195 |
||