已预先指定固体运动的 FSI：扑动机翼

在 Simcenter STAR-CCM+ 中，对于运动路径由多个叠加运动描述的系统，可以分析它们的双向耦合流体结构相互作用。

在本教程中，您将对扑翼在空气中的周期性运动建模。由于本教程重点介绍叠加运动的定义，因此您可以通过应用简化物理来缩短求解时间。在该模拟中，需要将机翼建模为被层流区内流体包围的线性固体。FE 固体应力求解器说明了由机翼加速度和周围流体施加的力引起的变形导致的机翼位移。

机翼运动基于蜂鸟翅膀在悬停时的高频扑动动作 [996]。对蜂鸟和昆虫扑翼运动的观察促成了升力增强机制，从而进一步激发了小尺寸室内飞行器的设计 — 例如微型飞行器 (MAV) 和纳米飞行器 (NAV)。

为便于可视化，您在本教程中建模的扑翼被附加到蜂鸟形主体上，这不属于分析的范围。

扑翼运动

简单来说，规定的机翼运动是一种 40 Hz 扑动频率的谐波运动。在 Simcenter STAR-CCM+ 中，该运动由以下两种叠加的刚性运动定义：

• 后掠 — 冲程平面内的机翼旋转。

  在前进和返回冲程期间，机翼运动被限制在一个平面（冲程平面）内。冲程角 定义了冲程平面上的机翼位置，它随时间协调变化，变化幅度为 70°。 $\varphi$

• 俯仰 — 机翼围绕其轴线旋转。

  在冲程反转期间，机翼围绕其纵轴旋转以保持正迎角。前进冲程之前的俯仰旋转称为旋后；返回冲程之前的俯仰旋转称为内旋。在本教程使用的模型中，俯仰角 定义了迎角，它在旋后和内旋期间随时间线性变化，然后在下次反转前一直保持恒定。 $\alpha$

本教程中使用的规定的冲程角和俯仰角基于实验工作 [996]。在 Simcenter STAR-CCM+ 中导入的预定义表中包含了运动曲线。