初始驱动角对半主动拍动翼能量获取的影响
【摘要】 运用浸入边界法研究初始驱动角θ0对半主动拍动翼能量获取性能的影响。半主动拍动翼的运动包括外部力主动驱动的正弦式摆动θ(t)和流体动力被动驱动的垂直运动h(t)。以雷诺数Re=1000下的二维NACA0015翼型为研究对象，数值计算了摆动角振幅θmax=75°和摆动衰减频率f*=0.16下初始驱动角对半主动拍动翼能量获取性能的影响。首先将初始驱动角θ0=0°时不同网格划分下的升力系数演化与已有文献结果进行了对比，得到二者结果相吻合，验证了数值算法的有效性。然后研究了不同的初始驱动角θ0对能量获取性能的影响，研究发现:θ0≤30°时的升力值远小于θ0≥45°的值，θ0≤30°时拍动翼向下运动，而θ0≥45°时升力值快速增大，拍动翼向下做微小运动后快速反弹向上运动;还发现相对于θ0=0°时的能量获取效率为31.22%，在θ0<75°范围内增大初始驱动角无益于提高能量获取效率，但是在θ0=75°时得到的能量获取效率高达39.21%;同时结果还显示θ0=60°时对净功率的输出最有利。
