飞行器翼结构动振动的仿生控制方法研究

Inspired by the research results of biology on the characteristics and functions of insect wings’ structure and blood flow regulation, this project will start from the aspect of biomimetics to study new semi-active structural vibration control methods mainly for attenuating the flutter of wing structures. By investigating the mechanism of liquid flow regulation in semi-active structural vibration control, this project aims at developing new theory and methodology of semi-active vibration controls, and in the meantime developing theory and computation analysis methods for thus generated multi-direction inner fluid-structure coupling vibration problem. The research will include the following aspects: (1) Vein structure and its relationships with vibration attenaution and vibration energy transmission; (2)Analytical method of inner multi-direction fluid-structure coupling vibration and simplified model study; (3) ‘Wing heart’ mechanism and function mimic method; (4) Experimental study of liquid flow regulation based semi-active vibration control.

本项目从仿生学出发，根据生物学领域关于昆虫翅膀结构和血液流动调控作用的研究成果，研究新的用于结构颤振抑制的结构振动半主动控制方法，探索以液体流动调控进行结构振动半主动控制的机理，获得基于液体流动调的控结构振动半主动方法和实现手段，发展由此产生的多向内流固耦合结构振动问题的理论和分析计算方法，从而在发展结构振动控制的理论与方法的同时，来满足我国发展新型高速飞行器对翼结构颤振抑制的需要。研究内容包括：（1）翅脉结构与振动抑制及振动能量传递的关系；（2）多向内流动的流固耦合动力学解析分析方法与简化数学模型建模方法；（3）“翼心脏”的工作原理与功能模拟实现方法；（4）基于液体流动调控的结构振动半主动控制实验研究。

本项目从仿生学出发，根据生物学领域关于昆虫翅膀结构和血液流动调控作用的研究成果，研究新的用于结构颤振抑制的结构振动半主动控制方法，探索以液体流动调控进行结构振动半主动控制的机理，获得基于液体流动调的控结构振动半主动方法和实现手段，发展由此产生的多向内流固耦合结构振动问题的理论和分析计算方法，从而在发展结构振动控制的理论与方法的同时，来满足我国发展新型高速飞行器对翼结构颤振抑制的需要。研究内容包括：（1）翅脉结构与振动抑制关系及功能的模拟；（2）多向内流动的流固耦合动力学解析分析方法与简化数学模型建模方法；（3）“翼心脏”和翅膀运动方式共同作用对液体流动的作用机理；（4）液体流动对颤振的抑制作研究。经过研究取得的重要结果包括：（1）翅膀上翅痣具有动力吸振器的功能；（2）翅膀的特殊运动形式有助于加速血液的流动；（3）翅膀中血液流动对颤振抑制具有明显作用。该项研究全面揭示了蜻蜓翅膀特殊构造、特殊运动形式对振动/颤振抑制和促进血液流动的作用，特别是纠正了原来一直认为翅痣仅仅起到配重作用的结论。