مطالعه عددی عملکرد آیرودینامیکی یک بال ریز پرنده دارای ساختار هندسی گسسته با قابلیت مورفینگ

در طبیعت وجود مورفینگ در بال پرندگان کلید پرواز بهینه و اجرای مانورهای دشوار می باشد. یک روش مورفینگ، تغییر شکل در بال و دم پرنده از طریق پرها می باشد که عمدتا به منظور تغییر مسیر اجرا می شود. در این پژوهش عملکرد یک بال مشابه پرندگان که به جای پرها نوارهای گسسته در آن تعبیه شده است، با روش عددی مطالعه شده است. این ساختار که بال با هندسه گسسته نام دارد، می تواند با چرخش نوارها حول مفصل، زاویه سوییپ انتهای بال و سطح بال را تغییر داده و عمل مورفینگ را به خوبی اجرا نماید. در اینجا نشان داده شده که این ساز و کار ساده می تواند در بهبود عملکرد آیرودینامیکی و نیز در ارایه توان کنترلی برای مانورهای طولی و عرضی کارآمد باشد. ابتدا هندسه مبنا و شیوه حل عددی مناسب انتخاب شده و نتایج اولیه با داده های مرجع اعتبار سنجی شده است. در ادامه با رویکرد مورفینگ، مطالعه پارامتری حول متغیرهای زاویه حمله و زاویه سوییپ انجام شده است. کمیت های عملکردی شامل ضرایب نیرو و راندمان آیرودینامیکی است. وجود مورفینگ امکان بهبود راندمان به میزان ۱۳ درصد را فراهم ساخته است. شبیه سازی جریان حول بال گسسته در زوایای مورفینگ متنوع و برای ۲ زاویه حمله به صورت پایا و ناپایا ارایه و مقایسه شده است. بر مبنای نتایج این پژوهش می توان در گام بعدی قابلیت کنترل پرنده در مانورهای طولی و عرضی را بر اساس ساز و کار ساده مورفینگ پیشنهاد شده بررسی نمود.