Analyse des Schlagfluges durch numerische Strömungsberechnung

  • Mit Hilfe eines Finite-Volumen-Verfahrens wird die dreidimensionale reibungsbehaftete Stroemung um einen schlagenden Fluegel berechnet. Die Bewegungsparamter sind dabei vergleichbar mit den Bedingungen im Reiseflug grosser Voegel. Das numerische Verfahren wird fuer den gezeigten Anwendungsfall, indem eine Methode zur Realisierung von beliebigen periodischen Bewegungen implemetiert wird. Eine Verifizierung erfolgt durch den Vergleich mit analytischen, numerischen und experimentellen Ergebnissen aus der Literatur. Mit dem verifizierten Verfahren werden die instationaeren Groessen wie Druck und Geschwindigkeiten in der Umgebung des bewegten Fluegels berechnet. Daraus ergeben sich ferner die zeitlich gemittelten Groessen wie Schub und Wirkungsgrad des Schlagfluges. Ausserdem wird die Interaktion von Laengs- und Querwirbeln im Nachlauf des schlagenden Fluegels untersucht. Es zeigt sich ein dominanter Einfluss der pulsierenden Randwirbel aufgrund der endlichen Spannweite, waehrend dieMit Hilfe eines Finite-Volumen-Verfahrens wird die dreidimensionale reibungsbehaftete Stroemung um einen schlagenden Fluegel berechnet. Die Bewegungsparamter sind dabei vergleichbar mit den Bedingungen im Reiseflug grosser Voegel. Das numerische Verfahren wird fuer den gezeigten Anwendungsfall, indem eine Methode zur Realisierung von beliebigen periodischen Bewegungen implemetiert wird. Eine Verifizierung erfolgt durch den Vergleich mit analytischen, numerischen und experimentellen Ergebnissen aus der Literatur. Mit dem verifizierten Verfahren werden die instationaeren Groessen wie Druck und Geschwindigkeiten in der Umgebung des bewegten Fluegels berechnet. Daraus ergeben sich ferner die zeitlich gemittelten Groessen wie Schub und Wirkungsgrad des Schlagfluges. Ausserdem wird die Interaktion von Laengs- und Querwirbeln im Nachlauf des schlagenden Fluegels untersucht. Es zeigt sich ein dominanter Einfluss der pulsierenden Randwirbel aufgrund der endlichen Spannweite, waehrend die Anfahr- und Stoppwirbel, verursacht durch die Fluegelbewegung, im Reiseflug grosser Voegel nahezu vernachlaessigbar erscheinen.show moreshow less
  • The three-dimensional viscous flow around a flapping wing is calculated by means of a finite volume code. The invoked motion parameters are comparable with the conditions in cruising flight of large birds. For the described application the numerical procedure is extended by implementing a method for realisation of arbitrary periodic motions. The verification is obtained by comparison with analytical, numerical and experimental results from existing literature. With the verified method the instationary quantities such as pressure and velocity are known in the vicinity of the wing. This also yields the time averaged values such as thrust and propulsive efficiency of the flapping wing propulsion. Additionally, the interaction between longitudinal and transverse vortices in the wake of the flapping wing is investigated. A dominant influence of the oscillating tip vortices due to the finite span can be seen, while the starting and stopping vortices due to the wing motion appear almostThe three-dimensional viscous flow around a flapping wing is calculated by means of a finite volume code. The invoked motion parameters are comparable with the conditions in cruising flight of large birds. For the described application the numerical procedure is extended by implementing a method for realisation of arbitrary periodic motions. The verification is obtained by comparison with analytical, numerical and experimental results from existing literature. With the verified method the instationary quantities such as pressure and velocity are known in the vicinity of the wing. This also yields the time averaged values such as thrust and propulsive efficiency of the flapping wing propulsion. Additionally, the interaction between longitudinal and transverse vortices in the wake of the flapping wing is investigated. A dominant influence of the oscillating tip vortices due to the finite span can be seen, while the starting and stopping vortices due to the wing motion appear almost negligible in the cruising flight of large birds.show moreshow less

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Metadaten
Author:Matthias Neef
Fachbereich/Einrichtung:Hochschule Düsseldorf / Fachbereich - Maschinenbau und Verfahrenstechnik
Document Type:Doctoral Thesis
Year of Completion:2002
Referee:D. Hummel
Language:German
Volume:ZLR-Forschungsbericht, 2
Pagenumber:245
URN:urn:nbn:de:gbv:084-14501
Related URL:http://www.digibib.tu-bs.de/?docid=00001361
Date of final exam:2002/07/01
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):Es gilt das deutsche Urheberrecht
Release Date:2020/01/03