Experimentelle Quantifizierung und numerische Simulation instationärer Strömungsverhältnisse bei Freiflugmanövern von Insekten

昆虫自由飞行过程中非定常流动条件的实验量化和数值模拟

• 批准号: 27706279
• 负责人: Professor Dr. Fritz-Olaf Lehmann
• 金额: --
• 依托单位: Abteilung Tierphysiologie
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2005-12-31 至 2010-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/27706279?language=en
• 关键词: Experimentelle; Quantifizierung; und; numerische; Simulation

Im Gegensatz zum konventionellen Propellerantrieb und starren Flügeln, wurde die Erzeugung aerodynamischer Kräfte durch schlagende Flügel bislang nur unzureichend erforscht. Die seit kurzem eingeleitete Entwicklung autonomer biomimetischer Flugroboter (Micro Air Vehicles, MAV) versucht nun, die Eigenschaften von fliegenden Tieren in technische Anwendungen zu übertragen. In diesem Zusammenhang wird die Auftriebserzeugung mittels oszillierender Flügel der Insekten als vielversprechendes Konzept für hohe Manövrierleistungen angesehen. In den vergangenen 5 Jahren wurden für den Schwebflug von Insekten zahlreiche, neue aerodynamische Phänomene entdeckt und vor dem Hintergrund des Schlagflugs für Konzepte der Flugkontrolle diskutiert. Bis heute weitgehend unverstanden sind jedoch die komplizierten Wechselwirkungen zwischen Flügelbewegungen und induzierter Strömung bei Flugmanövern, bei der Strömungsmuster durch die Eigenbewegung der Tiers im Raum verändert werden. Die Beeinflussung von Strömungen im Manövrierflug soll hier auf zwei Ebenen untersucht werden: (i) durch experimentelle Quantifizierung schneller Freiflugmanöver von Fliegen und Libellen in speziell dafür ausgelegten Flugparcours mittels Hochgeschwindigkeitskameras und zeitauflösender Stereo Digital Particle Image Velocimetry Technik (T3D-DPIV) zur Erfassung der Bewegungsdynamik des Körpers, Flügelbewegung und Strömungsfelder und (ii) durch numerische Simulation der Strömung mit einem Spektral-hp Elemente Verfahren basierend auf den gemessenen Verhaltensdaten. Dieser biologisch-technische Ansatz bietet dabei die Möglichkeit, die instationären Strömungsvorgänge beim Insektenflug und die dabei erzeugten Kräfte und Momente im Detail zu analysieren und die numerischen Vorhersagen im Vergleich mit Experimenten zu validieren.

在传统的螺旋桨和星形的Flügeln中，空气动力学的Kräfte是通过schlagen-Flügel bislang努尔unzureichend erforscht实现的。这是一种仿生飞行器（微型飞行器，MAV）的发展，它的特点是飞行技术上的进步。In diesem Zusammenhang wird die Auftriebserzeugung mittels oszillierender Flügel der Insekten als vielversprechendes Konzept für hohe Manövrierleistungen angesehen.在最后的5年里，为了使Schlagflugs von Insekten zahlreiche，新的空气动力学现象开始出现，并出现了Schlagflugs的后部，以便于飞行控制系统的控制。目前，在飞行员的飞行中，通过在韦尔登中的分层特征，可以实现复杂的飞行选择和引导。Die Beeinflussung von Strömungen im Manövrierflug soll zwei Ebenen untersucht韦尔登：（i）通过实验定量测定飞行器和自由飞行器的飞行速度，（T3D-DPIV）zur Erfassung der Bewegungsdynamik des Körpers，Flügelbewegung und Strömungsfelder und（ii）durch numerische Simulation der Strömung mit einem Spektral-hp Elemente Verfahren basierend auf den gemessenen Verhaltensdaten.该生物学技术分析包括Möglichkeit、Insektenflug中的Strömungsvorgänge、Kräfte和Momente的详细分析和数值验证。