哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 摘要 蜻蜓是地球上最古老的生命之一，经过了数十亿年的进化，其具有其他 生物所不能比拟的优异的飞行能力。随着近年来仿生技术的发展，人们己经 开始探索制造仿蜻蜓的微型飞行器。在制造这种飞行器之前，首先要对蜻蜓 的飞行机理进行研究。 在本研究中首先利用流体分析软件FLUENT进行了前翅拍动时的流场 分析，并计算得到翅翼所获得的升力。然后基于蜻蜓真实的翅翼样本，利用 相应CAD软件分别建立了前、后翅翼的几何结构模型，并通过选择适当的 单元类型及设定特性参数，完成三维仿蜻蜓前、后翅翼的有限元建模，将计 算所得到的升力作为载荷使用有限元软件ANSYS进行了静力学分析，将由 于受力所带来的翅翼变形带回流场计算中，进行流固耦合计算，并探讨了蜻 蜓扑翼频率、扑翼形式、升力之间的关系。 其次，在对蜻蜓飞行机理研究的基础上，设计、制造了一台用于模拟蜻 蜓飞行时翅翼拍动的试验装置。该装置中振动源选择压电陶瓷，控制系统选 择使用LabVIEW编写。使用电容测微仪、加速度传感器对试验装置进行了 实际工作情况的测试，测试结果表明能够不仅实现模拟蜻蜓单翅拍动，还能 实现双翅同时拍动。 关键词流场分析：仿生：蜻蜓：拍翅频率：试验装置 -I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - I - 摘 要 蜻蜓是地球上最古老的生命之一，经过了数十亿年的进化，其具有其他 生物所不能比拟的优异的飞行能力。随着近年来仿生技术的发展，人们已经 开始探索制造仿蜻蜓的微型飞行器。在制造这种飞行器之前，首先要对蜻蜓 的飞行机理进行研究。 在本研究中首先利用流体分析软件 FLUENT 进行了前翅拍动时的流场 分析，并计算得到翅翼所获得的升力。然后基于蜻蜓真实的翅翼样本，利用 相应 CAD 软件分别建立了前、后翅翼的几何结构模型，并通过选择适当的 单元类型及设定特性参数，完成三维仿蜻蜓前、后翅翼的有限元建模，将计 算所得到的升力作为载荷使用有限元软件 ANSYS 进行了静力学分析，将由 于受力所带来的翅翼变形带回流场计算中，进行流固耦合计算，并探讨了蜻 蜓扑翼频率、扑翼形式、升力之间的关系。 其次，在对蜻蜓飞行机理研究的基础上，设计、制造了一台用于模拟蜻 蜓飞行时翅翼拍动的试验装置。该装置中振动源选择压电陶瓷，控制系统选 择使用 LabVIEW 编写。使用电容测微仪、加速度传感器对试验装置进行了 实际工作情况的测试，测试结果表明能够不仅实现模拟蜻蜓单翅拍动，还能 实现双翅同时拍动。 关键词 流场分析；仿生；蜻蜓；拍翅频率；试验装置