A study on forces acting on a flapping wing

Abstract

Con el fin de estudiar las fuerzas que actúan sobre un ala batiente, se realiza una investigación experimental en flujo de agua constante. En este estudio, un perfil aerodinámico SD7003 experimenta un movimiento combinado de cabeceo y hundimiento que simula el vuelo hacia adelante de aves pequeñas. La frecuencia del movimiento de cabeceo es igual a la frecuencia del movimiento de caída y el cabeceo conduce a la caída en un ángulo de fase de 90 grados. Los experimentos se realizan con números de Reynolds de 2500 ≤ Re ≤ 13700 y la formación de vórtices se registra utilizando la técnica de velocimetría de imagen de partículas digitales (DPIV). Se calcula una predicción de la fuerza de empuje y la eficiencia a partir del déficit de estela promedio de los datos de DPIV, los patrones de vorticidad cercanos a la estela y los vectores de velocidad dependientes del tiempo se determinan para comentar la indicación de empuje y arrastre. Las mediciones directas de fuerza se intentan utilizando un sensor de fuerza/par que es capaz de medir fuerzas y momentos en tres direcciones axiales.Afin d'étudier les forces agissant sur une aile battante, une investigation expérimentale est réalisée en écoulement d'eau constant. Dans cette étude, un profil aérodynamique SD7003 subit un mouvement combiné de tangage et de plongée qui simule le vol vers l'avant de petits oiseaux. La fréquence du mouvement de tangage est égale à la fréquence du mouvement de plongée et le tangage mène la plongée d'un angle de phase de 90 degrés. Les expériences sont menées à des nombres de Reynolds de 2500 ≤ Re ≤ 13700 et la formation de vortex est enregistrée à l'aide de la technique de vélocimétrie par image de particules numériques (DPIV). Une prédiction de la force de poussée et de l'efficacité est calculée à partir du déficit de sillage moyen des données DPIV, les modèles de tourbillon de quasi-sillage et les vecteurs de vitesse dépendants du temps sont déterminés pour commenter l'indication de poussée et de traînée. Les mesures de force directes sont tentées à l'aide d'un capteur de force/couple capable de mesurer les forces et les moments dans trois directions axiales.In order to study the forces acting on a flapping wing, an experimental investigation is performed in steady water flow. In this study, a SD7003 airfoil undergoes combined pitching and plunging motion which simulates the forward flight of small birds. The frequency of pitching motion is equal to the frequency of plunging motion and pitch leads the plunge by a phase angle of 90 degrees. The experiments are conducted at Reynolds numbers of 2500 ≤ Re ≤ 13700 and the vortex formation is recorded using the digital particle image velocimetry (DPIV) technique. A prediction of thrust force and efficiency is calculated from the average wake deficit of DPIV data, the near-wake vorticity patterns and time dependent velocity vectors are determined to comment on the thrust and drag indication. Direct force measurements are attempted using a Force/Torque sensor which is capable of measuring forces and moments in three axial directions.من أجل دراسة القوى التي تعمل على جناح رفرف، يتم إجراء تحقيق تجريبي في تدفق الماء الثابت. في هذه الدراسة، يخضع الجنيح SD7003 لحركة رمي وغطس مشتركة تحاكي الطيران الأمامي للطيور الصغيرة. تردد حركة الميل يساوي تردد حركة الغطس ويؤدي الميل إلى الغطس بزاوية طور تبلغ 90 درجة. يتم إجراء التجارب في أرقام رينولدز 2500 ≤ Re ≤ 13700 ويتم تسجيل التكوين الدوامي باستخدام تقنية قياس سرعة صورة الجسيمات الرقمية (DPIV). يتم حساب التنبؤ بقوة الدفع والكفاءة من متوسط عجز الاستيقاظ لبيانات DPIV، ويتم تحديد أنماط الدوامة شبه الاستيقاظ ومتجهات السرعة المعتمدة على الوقت للتعليق على مؤشر الدفع والسحب. تتم محاولة قياسات القوة المباشرة باستخدام مستشعر القوة/عزم الدوران القادر على قياس القوى واللحظات في ثلاثة اتجاهات محورية.