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阐明柔韧惯性游泳运动员的效率与共振之间的关系。 (英语) Zbl 1415.76791号

小结:我们研究了被动柔韧游泳运动员的线性无粘模型,计算了其推进性能、特征值和特征函数,旨在阐明效率与共振之间的关系。我们考虑的驱动频率和刚度比范围很大,而质量比大多固定为游泳运动员的低值代表。我们给出的结果显示了后缘偏转、推力系数、功率系数和效率在刚度-频率平面上是如何变化的。后缘偏转、推力系数和功率系数在中高频和刚度下显示出尖锐的共振行为脊,而效率在任何地方都不显示共振行为。对于低频和刚度,共振峰混在一起,效率很高。在这个区域,出现了颤振模式,产生了行波运动学,这使游泳者更加高效。我们还考虑了以流向阻力形式存在的有限雷诺数的影响。阻力增加了游泳者产生的净推力的偏移,导致效率出现共振峰值(如文献中的实验所观察到的)。

MSC公司:

76Z10号 水和空气中的生物推进
74层10 流固相互作用(包括气动和水弹性、孔隙度等)
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参考文献:

[1] Alben,S.,作为非线性特征值问题的旗帜不稳定性,Phys。流体,20,10,(2008)·Zbl 1182.76016号 ·数字对象标识代码:10.1063/1.3000670
[2] Alben,S.,《无粘流体中拍动附件的最佳灵活性》,《流体力学杂志》。,614, 355-380, (2008) ·Zbl 1162.76014号 ·doi:10.1017/S0022112008003297
[3] Combes,S.A。;Daniel,T.L.,《进入稀薄空气:气动力和惯性弹性力对飞蛾翅膀弯曲的贡献》曼杜卡六分仪,《实验生物学杂志》。,206, 17, 2999-3006, (2003) ·doi:10.1242/jeb.00502
[4] 杜威,P.A。;博希奇,B.M。;系泊,K.W。;斯通,H.A。;Smits,A.J.,挠性俯仰板推力产生的比例定律,J.流体力学。,732, 29-46, (2013) ·Zbl 1294.76010号 ·doi:10.1017/jfm.2013.384
[5] 埃洛伊,C。;苏伊莱兹,C。;肖维勒,L.,矩形板的颤振,J.流体结构。,23, 6, 904-919, (2007) ·doi:10.1016/j.jfluidstructs.2007.02.002
[6] 费雷拉·德索萨,P.J.S.A。;Allen,J.J.,谐振柔性平板的推力效率,流体力学。,674, 43-66, (2011) ·Zbl 1241.76478号 ·doi:10.1017/S0022112010006373
[7] Floryan,D。;Van Buren,T。;罗利,C.W。;Smits,A.J.,缩放升沉和俯仰箔片的推进性能,J.流体力学。,822, 386-397, (2017) ·Zbl 1383.76575号 ·doi:10.1017/jfm.2017.302
[8] Garrick,I.E.1936扑翼和摆动机翼的推进。NACA公司技术代表。567
[9] 华,R.-N。;朱,L。;Lu,X.-Y.,摆动柔性板的运动,Phys。流体,25,12,(2013)
[10] Kang,C.-K。;Aono,H。;塞斯尼克,C.E.S。;Shyy,W.,柔性对扑翼气动性能的影响,J.流体力学。,689, 32-74, (2011) ·Zbl 1241.76483号 ·doi:10.1017/jfm.2011.428
[11] J.Katz。;Weihs,D.,具有弦向柔性的翼型的大振幅振荡流体动力推进,J.流体力学。,88, 3, 485-497, (1978) ·Zbl 0387.76007号 ·doi:10.1017/S0022112078002220
[12] J.Katz。;Weihs,D.,柔性细长推进器的大振幅非定常运动,J.流体力学。,90, 4, 713-723, (1979) ·Zbl 0393.76009号 ·doi:10.1017/S0022112079002494
[13] 米其林,S。;卢埃林·史密斯,S.G.,起伏柔性机翼的共振和推进性能,Phys。流体,21,7,(2009)·Zbl 1183.76353号 ·doi:10.1063/1.3177356
[14] Moore,M.N.J.,关于柔性在扑翼推进中作用的分析结果,J.流体力学。,757, 599-612, (2014) ·Zbl 1416.76318号 ·doi:10.1017/jfm.2014.533
[15] Moore,M.N.J.,模拟柔性翼推进的快速切比雪夫方法,J.Compute。物理。,345, 792-817, (2017) ·Zbl 1378.74072号 ·doi:10.1016/j.jcp.2017.05.052
[16] 系泊,K.W。;杜威,P.A。;博希奇,B.M。;史密茨,A.J。;Haj-Hariri,H.,通过柔性推进器实现最佳高效运动的线性不稳定性机制,Phys。流体,26,4,(2014)·doi:10.1063/1.4872221
[17] 帕拉兹,F。;肖韦勒,L。;Eloy,C.,《通过垂荡柔性箔片产生推力:共振、非线性和优化》,Phys。流体,28,1,(2016)·doi:10.1063/1.4939499
[18] 奎因,D.B。;兰黛,G.V。;Smits,A.J.,《衡量垂荡柔性板的推进性能》,J.流体力学。,738, 250-267, (2014) ·doi:10.1017/jfm.2013.597
[19] 奎因,D.B。;兰黛,G.V。;Smits,A.J.,使用实验优化最大化柔性推进器的效率,J.流体力学。,767, 430-448, (2015) ·doi:10.1017/jfm.2015.35
[20] 南拉马那利佛。;戈多伊·迪亚纳,R。;Thiria,B.,与共振不同,扑翼飞行器可以利用空气动力学来提高性能,Proc。美国国家科学院。科学。美国,108,15,5964-5969,(2011)·doi:10.1073/美国国家统计局.1017910108
[21] Saffman,P.G.,《涡旋动力学》(1992),剑桥大学出版社·Zbl 0777.76004号
[22] Theodorsen,T.1935《气动不稳定性和颤振机理的一般理论》。NACA公司技术代表。496; 最初出版为ARR-1935。
[23] 瓦内拉,M。;菲茨杰拉德,T。;Preidikman,S。;巴拉拉斯,E。;Balachandran,B.,《柔性对悬停机翼气动性能的影响》,J.Exp.Biol。,212, 1, 95-105, (2009) ·doi:10.1242/jeb.016428
[24] 吴天勇,挥舞板的游泳,流体力学。,10, 3, 321-344, (1961) ·Zbl 0116.16801号 ·doi:10.1017/S0022112061000949
[25] 朱,X。;He,G。;Zhang,X.,“柔韧性如何影响自航俯冲箔片的尾迹对称性”,《流体力学杂志》。,751, 164-183, (2014) ·doi:10.1017/jfm.2014.310
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