Información sobre la trayectoria de las alas de las mariposas.

Mecánica biónica de vehículos microaéreos: características aerodinámicas del vuelo de la mariposa

Sun Mao; Huang Hua

Estudiamos las características aerodinámicas de la mariposa (Morpho peleides) cuando vuela hacia adelante. Las ecuaciones de Navier-Stokes se resolvieron numéricamente en una cuadrícula cinemática superpuesta y se calcularon el movimiento de aleteo de las alas izquierda y derecha y el movimiento de cabeceo del cuerpo durante el vuelo hacia adelante de la mariposa. Los resultados muestran que las mariposas utilizan principalmente el "principio de resistencia" para el vuelo con aleteo, es decir, la fuerza de elevación para equilibrar el peso corporal y el empuje para superar la resistencia del cuerpo son proporcionados principalmente por la resistencia de las alas. El ala de mariposa crea una gran cantidad de resistencia transitoria (una fuerza paralela al movimiento de aleteo) durante el tiempo fuerte. El análisis de la estructura del flujo muestra que el mecanismo para generar esta fuerza es el siguiente: en cada tiempo fuerte se genera un fuerte "anillo de vórtice" compuesto por un vórtice de borde de ataque, un vórtice de punta de ala y un vórtice inicial, que contiene un anillo de vórtice a lo largo de la dirección del Beat movimiento. El flujo del chorro, la fuerza de reacción de este flujo del chorro es la fuerza de arrastre del ala. Arrastre del ala. La fuerza de sustentación que equilibra el peso del cuerpo proviene principalmente del arrastre de las alas durante el tiempo fuerte. En el tiempo positivo (que en realidad es un tiempo hacia atrás y hacia arriba debido a la inclinación del cuerpo), las alas también crean resistencia, pero mucho menos que en el tiempo fuerte. El empuje que equilibra la resistencia del cuerpo proviene principalmente de la resistencia generada por las alas durante el tiempo ascendente.

Afiliación del autor: Escuela de Ciencias e Ingeniería Aeronáutica, Universidad de Beihang, Beijing 100083

Palabras clave: aleteo de mariposa; aerodinámica; solución numérica de la ecuación N-S

Proyecto financiado: Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Nº de subvención: 10472008)

Número de categoría: V212; V219

Afiliación del autor: Escuela de Ciencias e Ingeniería Aeronáuticas, Universidad de Beihang, Beijing 100083