Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động của tỉ lệ tiến bộ đến sự tương tác giữa elytra và cánh sau ở bọ cánh cứng bay tiến
Tóm tắt
Trong nghiên cứu hiện tại, các mô phỏng số được thực hiện để khám phá tầm quan trọng của sự tương tác giữa elytra và cánh sau trong việc bay tiến của bọ cánh cứng. Nghiên cứu điều tra các ảnh hưởng của biên độ cánh sau (A/c) và tỉ lệ tiến bộ (J) - được định nghĩa là tỉ lệ giữa vận tốc không khí đến và vận tốc vỗ cánh - đối với các lực khí động. Động học cánh của bọ cánh cứng được xây dựng bằng cách sử dụng sự kết hợp giữa chuyển động dịch chuyển và xoay. Elytra được mô hình hóa bằng một dạng cánh cong mô phỏng hình học thực tế của cánh bọ, và cánh sau được mô hình hóa bằng một hình dạng elip. Kết quả cho thấy bọ bay lượn với vận tốc không đổi khoảng J = 0.3 trong sắp xếp cánh song song. Quan sát cho thấy góc của véc tơ lực tổng đối với mặt phẳng vỗ cánh nghiêng một cách hệ thống theo vận tốc bay. Ảnh hưởng của cấu trúc vortex đến các lực khí động của bọ cánh cứng cũng được phân tích. Tương tác giữa elytra và cánh sau được tìm thấy có lợi cho việc tạo ra lực thẳng đứng của cánh sau cũng như của elytra khi J > 0.0. Sự tương tác của các vortex được quan sát trong giai đoạn vỗ cánh xuống, và vortex ở cạnh trước (LEV) của elytra bị bắt bởi LEV của cánh sau, làm tăng tổng lực thẳng đứng. Trong giai đoạn dịch chuyển vỗ cánh lên, vortex ở cạnh sau kết hợp của elytra tương tác/gộp lại với LEV của cánh sau và tăng cường lực nằm ngang.
Từ khóa
#elitra #cánh sau #tỉ lệ tiến bộ #bọ cánh cứng #lực khí động họcTài liệu tham khảo
T. Q. Le, D. Byun, Saputra, J. H. Ko, H. C. Park and M. Kim, Numerical investigation of the aerodynamic characteristics of a hovering Coleopteran insect, Journal of Theoretical Biology, 266 (2010) 485–495.
T. Q. Le, D. Byun, Y. H. Yoo and J. H. Ko, Experimental and numerical investigation of beetle flight, International Conference on Robotics and Biomimetic Bangkok, Thailand (2009).
L. C. Johansson, S. Engel, E. Baird, M. Dacke, F. T. Muijres and A. Hedenstrom, Elytron boost lift, but reduce aerodynamic efficiency in flying beetles, J. R. Society Interface, 9 (2012) 2745–2748.
G. T. Walker, Flapping flight of birds, J. R. Aero. Soc., 29 (1925) 590–594.
S. Ho, H. Nassef, N. Pornsinsirirak, Y. C. Tai and C. M. Ho, Unsteady aerodynamics and flow control for flapping wing flyers, Progress in Aerospace Sciences, 39 (2003) 635–681.
R. R. Harbig, J. Sheridan and M. C. Thompson, The role of advance ratio and aspect ratio in determining leading–edge vortex stability for flapping flight, Journal of Fluid Mech., 751 (2014) 71–105.
J. S. Han, J. W. Chang and J. H. Han, The advance ratio effect on the lift augmentations of an insect–like flapping wing in forward flight, Journal of Fluid Mech., 808 (2016) 485–510.
R. Dudley, The biomechanics of insect flight: Form, function, evolution, N.J, USA, Princeton University Press (2002).
T. Q. Le, T. V. Truong, S. H. Park, T. Q. Truong, J. H. Ko, H. C. Park and D. Byun, Improvement of the aerodynamic performance by wing flexibility and elytra–hindwing interaction of a beetle during forward flight, Journal of Royal Society Interface, 10 (2013) 20130312.
T. Weis–Fogh, Quick estimates of flight fitness in flying animals, including novel mechanisms of lift production, Journal of Experimental Biology, 59 (1973) 169–230.
S. P. Sane and M. H. Dickinson, The control of flight force by a flapping wing: Lift and drag production, The Journal of Experimental Biology, 204 (2001) 2607–2626.