Wpływ zredukowanej częstotliwości trzepotania skrzydła entomoptera na obciążenia aerodynamiczne - wizualizacja opływu skrzydła oraz pomiary sił aerodynamicznych

• Autorzy: Czekałowski P. , Sibilski K. , Szczepański C.

Warianty tytułu

EN

Influence of reduced frequency of flapping wing of entomopter on aerodynamic loads - vizualization of flapping movement and force measurement

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tło artykułu stanowią badania nad wpływem kinematyki ruchu skrzydeł entomoptera na obciążenia aerodynamiczne w kontekście opracowania efektywnej metody sterowania. Sposób ruchu, a w szczególności korelacja oscylacji kątowych skrzydła w dwóch płaszczyznach oraz jednoczesnego jego przekręcania, ma kluczowy wpływ na osiągane przez taki układ siły aerodynamiczne, więc również na moment pochylający, przechylający i odchylający. Przebieg ich zmian w funkcji czasu (położenia kątowego skrzydła) decyduje o stateczności oraz sterowności entomoptera. Wiele dotychczasowych prac wskazuje na kluczowy wpływ wirów generowanych przez krawędzie natarcia oraz spływu. Obecna praca jest wstępną analizą pola prędkości generowanego przez pojedyncze skrzydło wykonana metodą wizualizacji barwnej w tunelu wodnym. Skrzydło wykonuje ruch kulisty, czyli obracane jest wokół punktu, co stanowi wierne pod względem kinematyki odwzorowanie ruchu skrzydła owada. Doświadczenie polega na obserwacji zmian w polu prędkości wraz ze zmianą trajektorii ruchu. Wizualizacja umożliwia zaobserwowanie linii prądu przebiegających w pobliżu krawędzi natarcia i spływu oraz tworzenie się i odrywanie wirów. Możliwa jest wobec tego analiza wpływu sposobu ruchu skrzydła na generowane pole prędkości.

EN

The background of present work is investigation on influence of wing kinematics on aerodynamic loads in the context of searching efficient way ensuring control and stability of entomopter. The way of movement of wing, especially correlation of angle oscillations has the greatest impact on achieved aerodynamic forces and moments (pithing, yawing and rolling moments). Many previous works pointed, that the key of mystery is the system of vortexes, which are generated by leading and trailing edge of wing. The present work is the preliminary analysis of flow field generated during flapping movement. The object is single, fully three dimensional flapping wing mechanism. The flow field is marked with color visualization. The experiment consist in observations of changes in flow field during change of kinematics.

Słowa kluczowe

PL

obciążenia aerodynamiczne; siły aerodynamiczne; skrzydła entomoptera

EN

aerodynamic loads; aerodynamic forces; entomopter wings

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 10, nr 41
• Strony: 27--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Czekałowski P.

autor

Sibilski K.

autor

Szczepański C.

• Zakład Inżynierii Lotniczej, Politechnika Wrocławska,

Bibliografia

• 1. Ansari S. A.,Knowles K., Żbikowski R.: Insectlike flapping wings in the hover. Part 1: Effect of wing kinematics. “Journal of Aircraft” 2008, Vol. 45, No. 6, p. 1945-1954.
• 2. Ansari S. A.,Knowles K., Żbikowski R.: Insectlike flapping wings in the hover. Part 2: Effect of wing geometry. “Journal of Aircraft” 2008, Vol. 45, No. 6, p. 1976-1990.
• 3. Shyy W., Lian Y., Tang J., Vheru D., Liu H.: Aerodynamics of low Reynolds number flyers. Cambridge Aerospace Series, 2008.
• 4. Jong-seob Han1 Jo Won Chang: Flow visualization and force measurement of an insect based flapping wing. In: 48th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition 4 - 7 January 2010, Orlando, Florida.
• 5. RHRC: Five-component balance and computer-controlled model support system for water tunnel applications – manual. El Segundo California 2009.
• 6. Raport RTO: Unsteady aerodynamics for micro air vehicles. AC/323(AVT-149)TP/332.
• 7. Birch J., M., Dickinson M. H.: Spanwise flow and the attachment of the leading-edge vortex on insect wings. “Nature” 2001, Vol. 412, p. 729-733.
• 8. Van den Berg, C., Ellington C. P.: The three-dimensional leading-edge vortex of a hovering model hawkmoth. “Philosophical Transactions of the Royal Society” 1997 Vol. 352, p. 329-340.
• 9. Leishman J.G.: Principles of helicopter aerodynamics. Cambridge University Press, 2000.
• 10. Dickinson M. H., Gotz, K.: Unsteady aerodynamic performance of model wings at low Reynolds numbers. “Journal of Experimental Biology” 1993, Vol. 174, p. 45–64.