[发明专利]扑翼空气动力情况仿真方法

权利要求书

1.扑翼空气动力情况仿真方法，其特征在于，步骤如下：

1)把要分析的翼面(1)的运动看成2个运动的合成：

a)整个要分析的翼面(1)围绕一条沿翼展方向的轴线转动改变攻角；

b)整个要分析的翼面(1)围绕一条与改变攻角所绕轴线(2)垂直的轴线拍动；

以一个平行于改变攻角所绕轴线(2)，且平行于拍动所绕轴线(3)的平面作为投影面，在投影面上作出要分析的翼面(1)、改变攻角所绕轴线(2)、拍动所绕轴线(3)的正投影，要分析的翼面(1)的正投影要能够直接反映要分析的翼面(1)的宽度，确定要分析的翼面(1)的正投影的形状、尺寸，确定要分析的翼面(1)、改变攻角所绕轴线(2)、拍动所绕轴线(3)的正投影之间的位置；确定要分析的翼面(1)的质量；确定要分析的翼面(1)的质心至改变攻角所绕轴线(2)距离；确定要分析的围绕拍动所绕轴线(3)拍动的范围、围绕改变攻角所绕轴线(2)转动的范围、扑动频率；

2)设计一个便于仿真的翼面(4)；在进行空气动力情况仿真时，便于仿真的翼面(4)的运动由2个运动合成：

a)整个便于仿真的翼面(4)围绕改变攻角所绕轴线(2)转动；

b)整个便于仿真的翼面(4)围绕拍动所绕轴线(3)拍动；

所述的便于仿真的翼面(4)由内芯(5)、外壳(6)组成；分别设定内芯(5)、外壳(6)的密度，使得便于仿真的翼面(4)的质量等于要分析的翼面(1)的质量，且便于仿真的翼面(4)的质心至改变攻角所绕轴线(2)距离等于要分析的翼面(1)的质心至改变攻角所绕轴线(2)距离；

以一个平行于改变攻角所绕轴线(2)，且平行于拍动所绕轴线(3)的平面作为投影面，在投影面上作出便于仿真的翼面(4)、改变攻角所绕轴线(2)、拍动所绕轴线(3)的正投影，便于仿真的翼面(4)的正投影要能够直接反映便于仿真的翼面(4)的宽度，便于仿真的翼面(4)、要分析的翼面(1)的正投影的形状、尺寸保证一致，便于仿真的翼面(4)、改变攻角所绕轴线(2)、拍动所绕轴线(3)的正投影之间的位置，与要分析的翼面(1)、改变攻角所绕轴线(2)、拍动所绕轴线(3)的正投影之间的位置保证一致；

3)在仿真软件中建立一个虚拟风洞(8)，空气动力情况仿真在虚拟风洞(8)中进行；把内芯(5)的坐标系原点移动到改变攻角所绕轴线(2)上，且内芯(5)的坐标系原点不能在拍动所绕轴线(3)上；把便于仿真的翼面(4)放在虚拟风洞(8)中；把一个物体(9)固定在虚拟风洞(8)中；用一个球铰链连接虚拟风洞(8)中的物体(9)、内芯(5)；给内芯(5)的坐标系原点的运动添加一个约束，使得内芯(5)的坐标系原点仅能在一个通过球铰链的球心，且垂直于拍动所绕轴线(3)的平面内运动；外壳(6)随着内芯(5)运动；

4)在内芯(5)的质心上施加一个回复力矩，当内芯(5)围绕拍动所绕轴线(3)拍动离开平衡位置时，该回复力矩使得内芯(5)有回到平衡位置的倾向；在内芯(5)的质心上再施加一个回复力矩，当内芯(5)围绕改变攻角所绕轴线(2)转动离开平衡位置时，该回复力矩使得内芯(5)有回到平衡位置的倾向；在内芯(5)的质心上施加一个周期性外力矩，即驱动力矩，使得便于仿真的翼面(4)在回复力矩、驱动力矩、空气动力的作用下做受迫振动，驱动力矩的频率等于要分析的扑动频率；分别调整上述的2个回复力矩、1个驱动力矩，使得当便于仿真的翼面(4)做受迫振动时，受迫振动达到稳定状态后，受迫振动的频率等于要分析的扑动频率，且便于仿真的翼面(4)围绕拍动所绕轴线(3)拍动的范围等于要分析的围绕拍动所绕轴线(3)拍动的范围，且便于仿真的翼面(4)围绕改变攻角所绕轴线(2)转动的范围等于要分析的围绕改变攻角所绕轴线(2)转动的范围；

5)在仿真软件中得到便于仿真的翼面(4)做受迫振动时的空气动力情况；便于仿真的翼面(4)做受迫振动时的空气动力情况反映了要分析的翼面(1)的空气动力情况。

2.根据权利要求1所述的扑翼空气动力情况仿真方法，其特征在于，当所述的内芯(5)的密度均匀时，内芯(5)的质心在改变攻角所绕轴线(2)上。

3.根据权利要求1所述的扑翼空气动力情况仿真方法，其特征在于，所述的外壳(6)中有一个形状、尺寸与内芯(5)相同的空腔(7)，外壳(6)把内芯(5)包住。

4.根据权利要求1所述的扑翼空气动力情况仿真方法，其特征在于，所述的球铰链的一端固定在虚拟风洞(8)中的物体(9)上，另一端固定在内芯(5)上，球铰链的球心要在改变攻角所绕轴线(2)上，且球铰链的球心要在拍动所绕轴线(3)上。