基于透气结构的海鸥仿生翼型气动特性OA

羽毛是鸟类飞行的关键部件,是构成鸟翼外形的核心元素,其自身透气特性也是影响鸟翼气动特性的重要因素。本文将羽毛的透气结构抽象简化为多孔介质,并将其覆盖在海鸥仿生翼型表面,以模拟真实的透气效应。基于多孔介质的渗流理论,通过CFD方法探究此仿生结构对翼型气动特性的影响。结果表明:多孔介质对翼型的气动性能有显著影响。具体而言,多孔介质可使失速迎角增加5°、最大升力系数提升8.2%,该效果主要通过其对壁面压力分布、摩擦阻力分布和空间速度分布的影响实现。在几何参数方面,多孔区域分布起始点前移会增大失速迎角,但同时降低线性段的升力系数;而增加多孔介质厚度则会降低线性段升力系数,并引起翼型阻力上升,其中多孔区域自身的阻力增长尤为突出。在透气特征参数方面,达西数的增大会小幅提高升力系数,并在小迎角范围内降低阻力,但在失速段则会增加阻力。各向异性对升力影响较小,主要影响阻力特性,且翼型表面摩擦阻力分布和多孔区域的阻力主要由流向(x方向)的渗透率主导。本文半覆盖多孔翼型所采用的分布方式和透气特性及其研究结论可为仿生翼型的设计研究提供一定参考。