柔性扑翼气动-结构相互作用机理的数值模拟方法

飞行生物翅膀的柔性对扑翼MAV的研制有着非常重要的借鉴作用，但柔性扑翼存在的复杂的气动-结构相互作用机理，尚未被探明，也缺乏相应的合适的数值和实验手段，是扑翼空气动力研究亟待探讨和解决的前沿性课题。本项目拟在前期发展的扑翼CFD方法基础上，研究适于柔性扑翼的稳定高效的动态网格生成、非线性CSD计算和CFD/CSD耦合技术，发展一种适于柔性扑翼的低雷诺数非定常CFD/非线性CSD耦合的数值计算方法，利用该方法，研究柔性扑翼气动-结构相互作用机理，探讨柔性扑翼在非定常气动力作用下的变形规律、柔性变形对非定常气动力的反作用效应和柔性材料对气动特性的影响，比较单一结构和多材料多结构混合柔性扑翼作用机理的共性与差异。预期研究成果对促进扑翼CFD/CSD耦合的数值模拟技术发展、揭示柔性扑翼气动-结构相互作用机理有重要作用，可为柔性扑翼MAV的研制提供基础理论方法和技术支持。

飞行生物翅膀的柔性对扑翼MAV的研制有着非常重要的借鉴作用，但柔性扑翼存在的复杂的气动-结构相互作用机理，尚未被探明，也缺乏相应的合适的数值和实验手段，是扑翼空气动力研究亟待探讨和解决的前沿性课题。本项目在前期研究基础上，完善发展了扑翼非定常CFD方法，建立了适于柔性扑翼的稳健高效的动态网格方法体系，构建了基于新型壳单元和协同转动的非线性CSD计算方法，通过改进的CFD/CSD松耦合，发展了一种适于柔性扑翼的非定常CFD/非线性CSD耦合的数值计算方法，利用该方法，研究了柔性翼气动-结构相互作用机理，探讨柔性扑翼在非定常气动力作用下的变形规律等。研究成果对促进扑翼CFD/CSD耦合的数值模拟技术发展，揭示柔性扑翼气动-结构相互作用机理有重要作用，可为柔性扑翼MAV的研制提供基础理论方法和技术支持。