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基于变柔性关节的机械臂运动误差研究

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机械设计 2010年第12期27卷 62-65页

作者：刘燕刘洋海军工程大学理学院湖北武汉430033 长沙中联重科研究院湖南长沙410013

根据多关节柔性机械臂XN-600-1的结构特点,以刚性机械臂运动学模型为基础,建立了变柔性关节机械臂的运动误差模型,研究了其对整个操作空间的误差分布,对于设计过程中确定柔性机械臂的末端定位精度具有一定的指导意义。

关键词：多关节变柔性单马达驱动轻型臂运动误差

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蜻蜓非均匀柔性前翼扑动飞行的气动性能研究

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力学学报 2022年第4期54卷 991-1003,I0003页

作者：刘笑尘何心怡何国毅王琦孙书美南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063

为了探究柔性对于蜻蜓前翼在扑动向前飞行时的气动性能,本文根据蜻蜓前翼的实际参数建立蜻蜓前翼模型,提出了两种柔性分布方式即均匀柔性分布和沿蜻蜓前翼弦向的变柔性分布.本文通过STAR-CCM+软件,首先采用重叠网格和双向流固耦合技术,... 详细信息

为了探究柔性对于蜻蜓前翼在扑动向前飞行时的气动性能,本文根据蜻蜓前翼的实际参数建立蜻蜓前翼模型,提出了两种柔性分布方式即均匀柔性分布和沿蜻蜓前翼弦向的变柔性分布.本文通过STAR-CCM+软件,首先采用重叠网格和双向流固耦合技术,用于实现蜻蜓前翼的扑动流固耦合,其次通过改变蜻蜓前翼固体区域的杨氏模量函数从而实现蜻蜓前翼的两种不同柔性分布.结果表明,在均匀柔性分布条件下,柔性翼在杨氏模量较小时的升力系数和阻力系数曲线的变化规律滞后于刚性翼半周期并且给飞行增加阻力,但是随着杨氏模量的逐渐增加即柔性逐渐减小,蜻蜓前翼受到的阻力减小,获得的推力增加且推力给予蜻蜓前飞的动量增量、加速度以及时均推力系数先增加后减小.在合理的非均匀柔性分布条件下,柔性翼显著提高推力系数峰值和时均推力系数,在扑动前飞时,给予蜻蜓前翼较大的动量增量以及加速度.两种柔性分布方式的蜻蜓前翼与刚性翼对比之下,蜻蜓前翼在柔性为非均匀柔性分布时可以获得更好的气动性能.

关键词：流固耦合蜻蜓均匀柔性变柔性动量增量时均推力系数

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基于流固耦合三维蜻蜓翼扑动前飞时的气动性能分析

基于流固耦合三维蜻蜓翼扑动前飞时的气动性能分析

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作者：刘笑尘南昌航空大学

学位级别：硕士

蜻蜓卓越的飞行本领使得其成为了研究微型扑翼飞行器最适合的仿生对象。蜻蜓在快速扑动以及扭转翅翼的同时产生了一种随着时间变化的非稳定状态的气流,与翅翼相互作用产生的推力便可以使蜻蜓较长距离的翱翔与完成各种机动飞行。随着计... 详细信息

蜻蜓卓越的飞行本领使得其成为了研究微型扑翼飞行器最适合的仿生对象。蜻蜓在快速扑动以及扭转翅翼的同时产生了一种随着时间变化的非稳定状态的气流,与翅翼相互作用产生的推力便可以使蜻蜓较长距离的翱翔与完成各种机动飞行。随着计算流体力学的不断发展和实验技术及设备的不断更新,使得人们得以对蜻蜓飞行机理进行深入研究,对蜻蜓飞行机理的研究将对人们研制新的仿生微型飞行器发挥至关重要的作用。本文以具有相同外轮廓的蜻蜓右前翼为对象建立平板模型,利用流固耦合、重叠网格技术结合计算流体力学方法研究了蜻蜓柔性翼在不同的工况下扑动前飞时的气动特性。本文主要的研究内容如下:首先,为了揭示蜻蜓的独特飞行运动机理,本文对蜻蜓柔性翼扑动前飞的气动特性进行了研究和分析,参照了蜻蜓前翼的参数特征,构建了蜻蜓前翼模型。对蜻蜓前翼扑动时的流场状态进行了数值模拟,得到了在不同来流速度下,柔性翼在扑动时的升阻力系数变化特点。在扑动时,受到气动力作用的柔性翼在一个扑动周期内,展向上翼尖发生弯曲变形,弦向上发生被动扭转;在柔性翼和刚性翼的升阻力系数的对比下,发现柔性翼与刚性翼相比,柔性变形使得升力系数峰值明显增大,且高柔性翼变化滞后刚性翼半周期;阻力系数和推力系数在较低来流速度下,最大阻力系数基本不变,最大推力系数增加显著,说明柔性翼对于蜻蜓扑动起飞有显著帮助。其次为了探究柔性对于蜻蜓前翼在扑动向前飞行时的气动性能,本文通过改变蜻蜓前翼固体区域的杨氏模量函数从而实现蜻蜓前翼的两种不同柔性分布。结果表明,在均匀柔性分布条件下,柔性翼在杨氏模量过小时的升力系数和阻力系数曲线的变化规律滞后于刚性翼半周期并且给飞行增加阻力,但是随着杨氏模量的逐渐增加即柔性逐渐减小,蜻蜓前翼受到的阻力减小,获得的推力增加且推力给予蜻蜓前飞的动量增量、加速度以及时均推力系数先增加后减小。在扑动前飞时,合理非均匀柔性分布的柔性翼显著提高推力系数峰值和时均推力系数,给予蜻蜓前翼较大的动量增量以及加速度。两种柔性分布方式的蜻蜓前翼与刚性翼对比之下,蜻蜓前翼在柔性为非均匀柔性分布时可以获得更好的气动性能。为了探究在不同运动方式下蜻蜓前翼气动性能的变化,先计算了二维蜻蜓翼截面在不同运动方式下的气动性能,得出了在二维情况下随着不同扑动平面在合理范围内的增加,气动性能也会逐渐地提高;相对于扑动平面对于气动性能影响的规律来看,自由度对于气动性能的影响相比于不同扑动平面较为复杂。从二维情况下得到的初步结论,继续计算了三维蜻蜓翼在相同扑动平面、不同自由度下的气动性能,得出了在扭转函数为简谐函数的情况下,双自由度在一个周期的部分时间段气动性能较优;在扭转函数为分段函数的情况下,双自由度在一个周期的整体气动性能显著优于单自由度。

关键词：扑翼蜻蜓均匀柔性变柔性来流速度运动方式

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