Bat Simulazioni di volo

Pipistrelli sono animali unici, e presentano un modello molto convincente per il volo animale su piccola scala. Le seguenti caratteristiche dei pipistrelli e la loro realizzazione del volo sono particolarmente interessanti per ispirare gli sviluppi nella progettazione di veicoli aerei senza equipaggio:

  • I pipistrelli sono animali estremamente manovrabili, spesso capaci di rapidi cambiamenti di direzione (cattura di prede, manouvering, evasione di cattura, ecc.). Questa manovrabilità è desiderabile per i veicoli senza equipaggio che forniscono il potenziale per appollaiarsi e volare attraverso ambienti urbani.
  • I pipistrelli sono veicoli di volo flapping efficienti ed efficaci. Una preoccupazione primaria dei veicoli aerei senza equipaggio sta guadagnando una piattaforma efficiente di potere basso.
  • I pipistrelli utilizzano una struttura dell’ala della membrana morphing azionata per raggiungere il volo. La membrana attiva utilizzata dai pipistrelli presenta una strategia interessante per il volo UAV in cui le membrane sarebbero più semplici da progettare, costruire e volare rispetto alle ali piumate. Le ali della membrana possono anche fornire i vantaggi aerodinamici quali l’induzione del camber, l’alleviamento della stalla e la stalla più molle.

In questo progetto stiamo esaminando le caratteristiche aerostrutturali del volo bat per determinare l’applicabilità di strategie strutturali simili nella progettazione di veicoli.

I nostri collaboratori della Brown University (Breuer Lab e Swartz Lab) forniscono lo stato dell’arte ad alta velocità stereo acquisizione video digitale di pipistrelli in volo (sia in windtunnels e gabbie di volo). Questi dati video vengono elaborati utilizzando approcci di motion capture all’avanguardia. Dopo motion capture una ricostruzione tridimensionale e modello di superficie dei pipistrelli sono costruiti. Questi modelli ad alta fedeltà e precisi nel tempo del volo bat forniscono una forma accurata che può essere analizzata utilizzando metodi computazionali.

Utilizzando diversi strumenti computazionali, stiamo esaminando il volo e l’efficienza del volo. Gli strumenti computazionali che sono considerati sono HallOpt, ASWING, FastAero e 3DG. Ciascuno di questi strumenti è brevemente evidenziato di seguito (Vedere la pagina strumenti per i dettagli):

  • HallOpt: Usando la traccia della linea del bordo di uscita possiamo costruire e approssimare il foglio di scia. Utilizzando i metodi proposti da Hall et al., esaminiamo queste scie per determinare come la vorticità dovrebbe essere distribuita sulla scia di un pipistrello se la generazione di sollevamento e spinta viene eseguita in modo efficiente.
  • ASWING: utilizzando modelli semplici ma precisi per l’aerodinamica, le strutture e la dinamica, simulare il volo di un pipistrello o di un veicolo sbattente è semplice.
  • FastAero: utilizzando un modello di flusso potenziale e la geometria bat 3-dimensionale, il flusso attorno al bat può essere simulato rapidamente utilizzando un metodo di flusso potenziale accelerato. FastAero, originariamente progettato per le applicazioni di analisi degli aerei si è dimostrato utile dove è auspicabile un compromesso tra il tempo e l’accuratezza della fisica del flusso.
  • 3DG: 3DG è un metodo discontinuo di Galerkin per risolvere le equazioni di Navier Stokes. Questo metodo è molto preciso; tuttavia, può richiedere molto tempo da utilizzare per grandi simulazioni 3-dimensionali. Come tale, il metodo viene utilizzato per confermare i risultati e roviding comprensione effetti viscosi.

Si prega di esplorare i link sul lato destro per saperne di più sul progetto.

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