مطالعه تجربی اثر سرعت جریان بر مشخصه‌های آیرودینامیکی بال‌زن با بال انعطاف‌پذیر

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 مولفه‌های 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.

experimental study on the flow speed effects on the aerodynamic characteristics of a flexible flapping wing

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.