横向扭转通过重新分配作用力以及调节前缘涡流的发展，提升了扑翼式机翼的推进效率

《Journal of Fluid Mechanics》：Spanwise twisting optimises flapping wing propulsive efficiency through force reallocation and the leading-edge vortex growth regulation

　　

摘要

本研究探讨了展向扭转如何通过改变有效攻角（$\alpha_{\textit{eff}}$）来调节低头低迎角（AR）摆动翼的空气动力性能和前缘涡（LEV）动力学。展向扭转主要在顺流向和展向之间重新分配作用力——改变作用力的方向而非总作用力大小——从而直接影响推力与合力之比，进而影响推进效率。在低斯特劳哈尔数（Strouhal number）条件下，过大的有效攻角会导致失速；而在中高斯特劳哈尔数条件下，合力对有效攻角的变化不敏感，因为增加的扭转会在牺牲侧向力的同时增强推力。推进效率最高时，斯特劳哈尔数为0.6，有效攻角$\alpha_{\textit{eff,max}} = 27^{\circ}$，此时合力方向最佳，使得推力与合力之比达到最大。环量分析表明，最高效率出现在向下摆动的后期，这一阶段由一个位于前缘涡下方的Lambda形正涡结构维持，该结构能够调控前缘涡的生长。在过低或过高的有效攻角条件下，这一机制均不存在。展向涡的变化体现了功能分化：内侧区域保持附流以产生升力，而外侧区域则利用前缘涡动力学来产生推力。此外，在摆动周期的后期进行扭转可以提高效率，因为它能促进在摆动方向反转之前的涡脱落；而在摆动周期初期进行扭转则会增强推力。

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