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: 27787963
• 负责人: Professor Dr. Fritz-Olaf Lehmann
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Thermo- und Fluiddynamik
• 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 2019-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/27787963?language=en
• 关键词: Experimentelle; Quantifizierung; und; numerische; Simulation

Die Stabilisierung von Flugkräften im Manövrierflug stellt hohe Anforderungen an das senso-motorische System fliegender Insekten. Bis heute weitgehend unverstanden sind die komplizierten Wechselwirkungen zwischen Flügelbewegungen und induzierter Strömung bei Flugmanövern, bei denen Strömungsmuster, Kräfte und Momente durch die Eigenbewegung des Tiers im Raum stetig verändert werden. Für die gezielte Aufrechterhaltung eines Manövers muss der Organismus entsprechend die Bewegungen der Flügel an das selbstinduzierte Strömungsfeld dynamisch anpassen. Entfällt diese sensorische Rückmeldung, verändert sich die (vorgeplante) Körperbewegung des Tiers während des Manövers durch die Wechselwirkung der Flügel mit dem, durch vorausgegangene Flügelschläge produziertem Strömungsfeld. Die Untersuchung dieses Problems ist Gegenstand dieses Antrags für das SPP1207. Das Projekt soll in zwei Teilen erfolgen. In einem ersten Teil werden Sequenzen von Flügelbewegungen einer fixiert fliegenden Taufliege Drosophila im Flugsimulator kinematisch rekonstruiert. Steuermanöver wie schnelle Drehungen um die Hochachse (Sakkaden), den Landeanflug oder optomotorische Reaktionen können dabei durch die Präsentation von bewegten visuellen Mustern gezielt induziert werden. Anschließend sollen die gemessenen kinematischen Daten die Flügel einen dynamischskalierten Roboters antreiben, der zeitaufgelöst aerodynamische Kräfte und Momente messen kann. Um die Bedeutung von Körpereigenbewegungen abzuschätzen werden aerodynamische Kenngrößen bei zwei Versuchsbedingungen verglichen: (i) bei stationär schlagenden Modellflügeln, und (ii) bei der physikalischen Simulation von Freiflugmanövern, bei dem das robotische System mittels einer Aufhängung und unter Einbeziehung einer simulierten Körperdynamik, entsprechend der erzeugten Kräfte und Momente in allen Raumdimensionen bewegt und gedreht wird. Der Unterschied zwischen beiden experimentellen Ergebnissen lässt Rückschlüsse auf die Bedeutung von Körperbewegungen bei Manövern zu und erlaubt es die zugrundeliegenden Flugkontroll-Algorithmen experimentell abzuschätzen.

飞行器在操纵飞行中的稳定性使飞行器的感觉运动系统与飞行器的感觉运动系统保持一致。目前，由于在飞行员飞行中复杂的飞行环境和工业结构，在韦尔登中通过层的特征进行飞行、碰撞和运动。Für die gezielte Aufrechterhaltung eines Manövers muss der Organismus entsprechend die Bewegungen der Flügel an das selbstinduzierte Strömungsfeld dynamisch anpassen. Entfällt diese sensorische Rückmeldung，verändert sich die（vorgeplante）Körperbewegung des Tiers während des Manövers durch die Wechselechtung der Flügel mit dem，durch vorausgegangene Flügelschläge produziertem Strömungsfeld. Die Untersuchung dieses Problems ist Gegenstand dieses Antrags für das SPP 1207.该项目将在两个月内完成。在一个第一个韦尔登序列中，一个固定的果蝇在飞行模拟器上的运动学记录。Steuermanöver wie schnelle Drehungen um die Hochachse（Sakkaden），den Landeanflug oder optomotorische Reaktionen können dabei durch die Präsentation von bewegten visuellen Mustern gezielt induziert韦尔登. Anschließend sollen die gemessenen kinematischen Daten die Flügel einen dynamischskalierten Roboters antreiben，der zeitaufgelöst aerodynamische Kräfte und Momente messen kann. Um die Bedeutung von Körpereigenbewegungen abzuschätzen韦尔登aerodynamische Kenngrößen bei zwei Versuchsbedingungen verglichen：（i）bei stationär schlagenden Modelflügeln，and（ii）bei der physicalischen Simulation von Freiflugmanövern，bei dem das robotische System mittels einer Aufhängung und unter Einbeziehung einer simulierten Körperdynamik，entsprechend der erzeugten Kräfte und Momente in艾伦Raumdimensionen bewgt und gedreht wird. Der Unterschied zwischen beiden experimentellen Ergebnissen lässt Rückschlüsse auf die Bedeutung von Körperbewegungen bei Manövern zu und erlaubt es die zugundeliegenden Flugkontroll-Schemen experimentell abzuschätzen.