风向改变对非平角冠毛结构周围流场和拖电力系数影响的数值研究

作     者：傅林涛 范庆 黄宗柳 陈菲 Lin-Tao Fu;Qing Fan;Zong-Liu Huang;Fei Chen

作者机构：School of Architecture and Civil Engineering Chengdu University Chengdu China Zhuhai Campus of Zunyi Medical University Zhuhai China Key Laboratory of Fluid and Power Machinery Ministry of Education Xihua University Chengdu China 

基　　金：This work was supported by the High-Level Talent Training Program at Chengdu University(Grant No.2081921086) 

出 版 物：《Acta Mechanica Sinica》 (力学学报（英文版）)

年 卷 期：2024年第40卷第5期

页      码：75-89页

摘      要：清蒲公英种子的良好飞行能力归功于其冠毛结构特征.以往研究主要集中于风从蒲公英种子的冠毛结构底部通过至顶部(简称为“一型风”)时,空气流动与种子的相互作用.然而,由于大气流和种子结构特征的多样性,蒲公英种子从花序头部脱落或空中飞行过程中,风从蒲公英冠毛结构顶部通过至底部(简称为“二型风”)的情况也很常见.但是,目前尚缺乏二型风情况下空气流动与种子相互作用的相关研究.本文中,我们通过数值模拟,考虑风速、冠毛结构角度和孔隙率的变化,研究和比较了在两种风型下冠毛结构模型的拖电力系数和周围流场分布特征。结果表明:由于风向的反转,流场分布特征和拖电力系数会发生显著变化.当风从第一型转为第二型时,冠毛丝对气流的干扰从背风侧移前至迎风侧,导致在第二型风时涡环大多数情况下附着在非扁平冠毛结构模型的中心圆盘上,而在第一型风时则发生涡环分离。当风从第一型变为第二型时,压力诱导的拖电力对总拖曳力的贡献显著增加,从而增强了非扁平冠毛结构模型的拖电力系数.然而,随着风速、冠毛结构角度和孔隙率的增加,这种增强作用会逐渐减弱.这些发现将有助于种子风驱扩散的定量预测,并为微型仿生飞行器的设计提供一定指导.

主 题 词：结构模型 空气流动 拖曳力 结构角度 冠毛 流场分布 定量预测 风向 

学科分类：0401[教育学-教育学类] 04[教育学] 0802[工学-机械学] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.1007/s10409-024-23619-x

馆 藏 号：203128201...