[发明专利]基于XFlow的双段式主动扭转扑翼飞行器气动数值仿真方法

权利要求书

1.一种基于XFlow的双段式主动扭转扑翼飞行器气动数值仿真方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1）确定扑翼机的几何外形，根据空气动力学理论和相关经验公式确定流场的计算域；

步骤2）利用三维建模软件建立扑翼飞行器的特征模型；

步骤3）确定扑翼的运动规律，列出运动方程，包括内段机翼扑动方程和外段机翼扑动方程以及外段机翼扭转运动方程；

步骤4）在XFlow中设置内外段机翼的参数，包括子父级关系、运动规律、求解器、风洞类型、仿真参数；

步骤5）计算完成后，点击函数窗口和后处理窗口查看结果，得到仿真数据并保存。

2.根据权利要求1所述的基于XFlow的双段式主动扭转扑翼飞行器气动数值仿真方法，其特征在于：步骤2）中所述的特征模型建立过程采用的软件为CATIA，具体步骤为：

步骤2.1）模型创建；利用软件中的装配设计模块分别创建扑翼飞行器的内段机翼和外段机翼，原点为扑动机构带动内段机翼的位置坐标，再在此坐标系下的内段的机翼的外侧创建扑翼飞行器的外段机翼，内外段机翼分别属于两个不同零件，同时在同一装配体内；

步骤2.2）导出模型；将内外段机翼这两个零件以stp格式分别导出，以便接下来导入XFlow中进行仿真分析。

3.根据权利要求1所述的基于XFlow的双段式主动扭转扑翼飞行器气动数值仿真方法，其特征在于：步骤3）中所述的确定扑翼机的运动规律，列出运动方程具体步骤如下：

步骤3.1）确定机翼运动规律；主动扭转扑动飞行器一般是内段机翼只绕机身轴线转动形成上下扑动，外段机翼随内段机翼的扑动而运动，同时自身也会绕一轴扑动和绕另一轴转动，从而形成外段的扑动和扭转；另外外段机翼的扭转过程是上扑状态时迎角为正，下扑状态时迎角为负；在上下扑动转换点即最高点和最低点突变或是再扑动全程中的渐变；

步骤3.2）列出运动方程；内段机翼的运动方程近似为正弦函数，在正弦函数的基础上根据实际情况更改振幅以及频率，外段机翼相对于内段机翼是一分段函数，在上扑阶段是负迎角，下扑阶段是正迎角。

4.根据权利要求1所述的基于XFlow的双段式主动扭转扑翼飞行器气动数值仿真方法，其特征在于：步骤4）中所述的参数设置过程具体步骤如下：

步骤4.1）导入CATIA模型；打开XFlow选择几何-输入新几何-CATIA模型，根据要求选择模型单位、模型坐标系；

步骤4.2）设置求解器；在Environment中的Engine设置Kernel为3D，Flow model为Single phase，Analysis type为External，Thermal model为Isothermal；在Wind tunnel中设置风洞尺寸和来流方向与速度函数；

步骤4.3）设置流体材料特性；

步骤4.4）设置内外段机翼的子父级关系；将外段机翼设置为内段机翼的子几何；

步骤4.5）设置运动方程；将内外段机翼的Behaviour都设置为Enforced，Angles mode设置为Euler angles；将步骤3）定义好的方程分别输入到Angular laws中；

步骤4.6）设置仿真参数；根据飞行器的尺寸与大致飞行速度设置仿真时间、时间步长、库朗数以及求解尺度；

步骤4.7）全部设置完成后，点击Run，开始运行。