Simulaciones de vuelo de murciélagos

Los murciélagos son animales únicos y presentan un modelo muy atractivo para el vuelo de animales a pequeña escala. Las siguientes características de los murciélagos y su realización de vuelo son particularmente interesantes para inspirar desarrollos en el diseño de vehículos aéreos no tripulados:

  • Los murciélagos son animales extremadamente manejables, a menudo capaces de cambios rápidos de dirección (captura de presas, manipulación, evasión de captura, etc.). Esta maniobrabilidad es deseable para vehículos no tripulados que brindan la posibilidad de posarse y volar a través de entornos urbanos.
  • Los murciélagos son vehículos de vuelo aleteo eficientes y efectivos. Una de las principales preocupaciones de los vehículos aéreos no tripulados es obtener una plataforma eficiente de baja potencia.
  • Los murciélagos utilizan una estructura de ala de membrana morphing accionada para lograr el vuelo. La membrana activa utilizada por los murciélagos presenta una estrategia atractiva para el vuelo de UAV, donde las membranas serían más simples de diseñar, construir y volar que las alas emplumadas. Las alas de membrana también pueden proporcionar ventajas aerodinámicas, como inducción de curvatura, alivio de pérdida y pérdida más suave.

En este proyecto estamos examinando las características aeroestructurales del vuelo de murciélagos para determinar la aplicabilidad de estrategias estructurales similares en el diseño de vehículos.

Nuestros colaboradores de la Universidad Brown (Breuer Lab y Swartz Lab) proporcionan captura de video digital estéreo de alta velocidad de última generación de murciélagos en vuelo (tanto en túneles de viento como en jaulas de vuelo). Estos datos de vídeo se procesan utilizando enfoques de captura de movimiento de última generación. Después de la captura de movimiento, se construye una reconstrucción tridimensional y un modelo de superficie de los murciélagos. Estos modelos de vuelo de murciélagos de alta fidelidad y precisión de tiempo proporcionan una forma precisa que se puede analizar utilizando métodos computacionales.

Utilizando varias herramientas computacionales diferentes, estamos examinando el vuelo y la eficiencia del vuelo. Las herramientas computacionales que se consideran son HallOpt, ASWING, FastAero y 3DG. Cada una de estas herramientas se resalta brevemente a continuación (Consulte la página de herramientas para obtener más detalles):

  • HallOpt: Usando el trazo de la línea de borde de salida podemos construir y aproximar la hoja de estela. Utilizando los métodos propuestos por Hall et al., examinamos estas estelas para determinar cómo se debe distribuir la vorticidad en la estela de un murciélago si la generación de empuje y elevación se realiza de manera eficiente.
  • ASWING: Utilizando modelos simples, pero precisos, para aerodinámica, estructuras y dinámica, simular el vuelo de un murciélago o vehículo aleteado es simple.
  • FastAero: Utilizando un modelo de flujo de potencial y la geometría de murciélago de 3 dimensiones, el flujo alrededor de la murciélago se puede simular rápidamente utilizando un método de flujo de potencial acelerado. FastAero, diseñado originalmente para aplicaciones de análisis de aeronaves, ha demostrado ser útil cuando se desea una compensación entre la precisión de la física de flujo y el tiempo.
  • 3DG: 3DG es un método discontinuo de Galerkin para resolver las ecuaciones de Navier Stokes. Este método es muy preciso; sin embargo, puede llevar mucho tiempo usarlo para grandes simulaciones tridimensionales. Como tal, el método se utiliza para confirmar los resultados y conocer los efectos viscosos.

Por favor, explore los enlaces a la derecha para obtener más información sobre el proyecto.

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