低雷诺数下刚性扑翼机翼升力机制实验研究

本文《A Investigation on the Lift Mechanism of Ornithopter》由朱睿教授（Xiamen University 航空工程学院）撰写，发表于中国科技论文在线。该研究专注于刚性扑翼机（即仿生翅膀的飞行器，如昆虫或鸟类）在低雷诺数条件下的空气动力学问题，尤其是在非零攻角和自由流状态下如何产生升力。相比于固定翼飞机和旋转翼，扑翼机具有集成的升力、悬停和驱动功能，但其开发面临技术挑战。朱教授的研究通过对流体动力学实验的PIV（粒子图像 velocimetry，粒子追踪技术）进行深入探究，揭示了在非零攻角下，刚性扑翼能够产生升力的现象。 文章指出，尽管传统意义上的固定翼和旋转翼设计在高雷诺数飞行时表现良好，但在低速飞行和模仿生物飞行行为时，扑翼机的独特机制起着关键作用。通过详细的实验数据和分析，论文旨在理解这种升力生成机制的物理过程，这对于优化飞行器设计，特别是微型、节能型的飞行器，如微型无人机或仿生机器人，具有重要的理论价值和实践意义。 在研究方法部分，朱睿教授利用PIV技术对流场进行了高精度测量，捕捉到刚性扑翼在运动过程中产生的涡旋结构，这些涡旋与升力的产生密切相关。通过对这些涡旋的分析，作者揭示了涡流如何影响翅膀的受力特性，以及攻角和速度如何影响升力系数。 关键词包括：扑翼机、涡旋分离、升力生成机制和PIV技术。这项研究不仅为解决扑翼机在低雷诺数环境中的稳定飞行提供了新的见解，也为未来的仿生飞行器设计提供了宝贵的科学依据，推动了飞行器领域的技术创新和发展。此外，由于是首发论文，其成果可能对学术界和工业界都有着广泛的影响，可能会引发关于新型扑翼机设计和飞行控制策略的进一步研究和讨论。