Loading...

Investigation and Optimization of Structural Parameters of an Elastic Flapping Wing

Badri Kouhi, Ehsan | 2013

1897 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 44892 (45)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Aerospace Engineering
  6. Advisor(s): Dehghani Firouzabadi, Roohollah
  7. Abstract:
  8. In this thesis, effects of bending and torsional elasticity of a flapping wing on its average lift and input power are studied, using a semi-analytic method. Bending stiffness and torsional rigidity of wing spar, wing mass ratio and chordwise and spanwise center of gravity, also spar location are considered as variables for controlling elastic behavior of the wing.Governing integral equation is derived using Hamilton principle via modified quasi aerodynamic and linear Green-Lagrange strain tensor. Also an idealized flapping pattern is used to maximize average acceleration during each cycle. Next, integral equation is converted to a set of ordinary differential equations by means of Galerkin method. Further it is formed into a matrix equation, using state space parameters.Optimality is defined as the ratio of average lift coefficient to average input power coefficient. Based on the results, if wing spar is located on the leading edge, increasing torsional elasticity, decreases average lift and optimality factor while input power approximately remain constant. Increasing bending elasticity although lower required power, but also lower the average lift and results in the lower optimality factor. Optimality can be increased by decreasing mass ratio or bringing center of gravity to the wing root and spar location. Also it is shown that if spar is located at trailing edge, optimality will increase but this can lead to wing divergence or lowering trust
  9. Keywords:
  10. Flapping Wing ; Flexible Wing ; Aeroelasticity ; Input Power ; Optimality Condition ; Lift Coefficient

 Digital Object List

 Bookmark

  • چکیده
  • فهرست مطالب
  • فهرست جدول‌ها
  • فهرست شکل‌ها
  • فهرست علائم
  • 1 فصل اول
  • 2 فصل دوم:
  • 3 فصل سوم:
    • 3-1 تعریف مسئله
      • 3-1-1 مدل سازه‌ای
      • 3-1-2 مدل آیرودینامیکی
    • 3-2 بردار مکان، میدان جابه‌جایی و بردار سرعت
    • 3-3 بردار نیروی‌های خارجی
      • 3-3-1 نیرو-گشتاورهای تکیه‌گاهی
      • 3-3-2 نیرو-گشتاورهای آیرودینامیکی
        • 3-3-2-1 لیفت غیرچرخشی
        • 3-3-2-2 لیفت چرخشی
      • 3-3-3 نیروی وزن
    • 3-4 انرژی جنبشی
    • 3-5 انرژی پتانسیل
      • 3-5-1 تانسور کرنش
      • 3-5-2 انرژی پتانسیل الاستیک کرنشی
      • 3-5-3 انرژی پتانسیل الاستیک حاصل از پیش‌بار
    • 3-6 کار نیروهای خارجی
      • 3-6-1 کار نیروی آیرودینامیکی
      • 3-6-2 کار نیروی وزن
    • 3-7 اصل همیلتون
    • 3-8 تعیین مجهولات سیستم
    • 3-9 مکانیزم بال زدن
      • 3-9-1 مکانیزم دو میله‌ای
      • 3-9-2 مکانیزم دو میل لنگی
      • 3-9-3 مکانیزم تک میله‌ای
      • 3-9-4 مکانیزم میل‌لنگ جانبی
      • 3-9-5 الگوی بال زدن پیشنهادی
    • 3-10 خروجی‌های مورد نظر
      • 3-10-1 محاسبه لیفت بال
      • 3-10-2 محاسبه متوسط لیفت پرنده
      • 3-10-3 محاسبه متوسط توان
  • 4 فصل چهارم
    • 4-1 معرفی شکل بال
    • 4-2 پارامترهای مسئله
      • 4-2-1 پارامترهای هندسی، آیرودینامیکی، عملیاتی
      • 4-2-2 پارامترهای الگوی بال‌ زدن
      • 4-2-3 پارامترهای سازه‌ای
      • 4-2-4 پارامترهای خروجی
    • 4-3 پاسخ آیروالاستیک بال
    • 4-4 اثر سختی اسپار
      • 4-4-1 بال صلب در خمش
      • 4-4-2 بال صلب در پیچش
    • 4-5 اثر جرم بال
      • 4-5-1 موقعیت مرکز جرم در راستای وتر
      • 4-5-2 توزیع جرم در راستای دهانه بال
    • 4-6 اثر موقعیت اسپار
    • 4-7 شرایط بهینه
  • 5 فصل پنجم:
  • مراجع
...see more