اثر تغییرات متناوب زاویه حمله بال بر نیروی برا در فرآیند بال زدن پرنده با هندسه بال متغیر

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مکانیک، واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

2 مدیر گروه مکانیک، دانشکده مکانیک برق و کامپیوتر، واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

3 عضو گروه مکانیک، دانشگاه علم و صنعت

چکیده

از جمله تحقیقات در حوزه ربات‌های پرنده، طراحی فرآیند بال‌زدن به شکلی است که بتواند بازدهی بالاتر و قدرت مانور بیشتری داشته باشد. قدرت مانور بیشتر از طریق هندسه بال متغیر قابل حصول است و برای بازدهی بیشتر، استفاده از اثر تغییرات زاویه حمله بال میسر است. اثر مثبت زاویه حمله معمولا بصورت زاویه حمله ثابت در سیکل بال زدن قبلا نیز مورد توجه بوده است. بررسی اثر تغییرات زاویه حمله بال در هر سیکل بال‌زدن، محور اصلی بحث این مقاله است. در این مطالعه ابتدا مدل سه بعدی بال تهیه شده و سپس در نرم افزار انسیس فلوئنت، نیروی برا حاصل از بال زدن پرنده با هندسه بال متغیر محاسبه می شود. تغییرات زاویه حمله بصورت متناوب و با فرکانسی معادل فرکانس بال زدن است. ابتدا عملکرد مدل عددی با نتایج تحقیقات قبلی روی مدل یک بال با زاویه حمله ثابت صحه سنجی می شود. سپس شبیه سازی عددی فرآیند بال زدن برای مدل بال با زاویه حمله متغیر بررسی می شود. نتایج بدست آمده نشان دهنده این واقعیت است که بهبود بازدهی فرایند بال زدن و افزایش نیروی برا به مقدار بیش از ده درصد است با این روش امکان پذیر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of periodic variations of wing’s angle of attack on flapping lift force with variable wing geometry

نویسندگان [English]

  • Mohamad Ali Salimi 1
  • Shahram Etemadi Haghighi 2
  • Ayat Ghareghani 3
1 Department of mechanical engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of mechanical engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Mechanical Engineering Dep. Iran University of Science and Technology
چکیده [English]

Recently many researches are being conducted on flying robots. One field is to design the flapping kinematics to achieve better performance and maneuverability. Better maneuverability is achievable via variable wing geometry and for better performance, the effect of wing’s angle of attack can be considered. Positive effect of angle of attack is studied before however, variations of angle of attack in a flapping cycle is the main subject in this paper. Three dimensional model of wing and body is inserted in ANSYS-FLUENT and aerodynamic lift force is simulated and calculated. Each wing is modeled as a two-part mechanism with relative motion. Comparing to previous studies, wings’ angle of attack periodically changes which is more similar to natural flapping and improves efficiency. Change rate of this variations is equal to flapping frequency. At first numerical simulations are verified by a previous study on a wing with fixed angle of attack. Then the wing with variable angle of attack is numerically simulated. Results show that an improvement of the lift force for more than ten percent is achievable by this method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Numerical analysis
  • Lift force
  • Ornithopter
  • Variable wing geometry
  • Variable wing's angle of attack