为计算机辅助设计而设计的滑翔灰头鱼 (Thalassarche chrysostoma) 的几何描述
J Schoombie1, K J Craig1, L Smith1
1Department of Mechanical and Aeronautical Engineering, University of Pretoria, Pretoria, South Africa.
Bioinspiration & biomimetics
|January 22, 2025
概括
灰头阿尔巴特罗斯 (GHA) 拥有独特的飞行能力. 这项研究以数字方式重建了一个GHA翼,为生物启发的工程设计提供了关键的空气动力学数据.
科学领域:
- 鸟类学 鸟类学是一门学科.
- 空气动力学 航空动力学
- 生物启发工程 生物启发工程
背景情况:
- 鱼表现出卓越的飞行效率,灰头鱼 (GHA) 以其潜在的速度和节能而闻名.
- 复制阿尔巴特罗斯飞行需要了解它们的翅膀形态,包括气形,扭曲和二面体,它们在很大程度上仍然没有特征.
- 之前还没有尝试为工程应用数字化建模或复制GHA翼设计.
研究的目的:
- 使用详细的形态数据,以数字方式重建一个灰头鸟的翅膀.
- 为了描述GHA的气翼形状,翅膀扭曲和二面/二面角.
- 为空气动力学模拟和生物灵感工程创建一个参数化的CAD模型.
主要方法:
- 在模拟滑翔飞行的空气流条件下,扫描了一只干燥的灰头阿尔巴特罗斯翅膀.
- 机翼截面被提取和光滑,以定义沿跨度的气形.
- 量化了3D翅膀特性 (二面体,二面体,扫描,扭曲) 以构建一个全面的CAD模型.
主要成果:
- 空翼的形状沿着翼间变化,在基部附近有更厚,更曲的部分.
- 数字模型的斜率略高,特别是在手臂部分,这与飞行观察结果一致.
- 在空气动力学压力下,基于真实GHA形态生成了一个完整的 bill-body-wing-tail模型.
结论:
- 该研究提供了第一个基于空气动力学负载下的真实形态学的GHA翼的详细数字模型.
- 提取的几何数据为GHA翼性能提供了宝贵的见解,并可以为飞机和风力轮机的设计提供信息.
- 参数化模型为生物和工程研究提供了复杂的空气动力学模拟.
