微昆虫刚毛翅

稀薄效应影响甚微

该实物成果展现了微昆虫刚毛翅在稀薄气流中的空气动力学表现，表明基于连续流假设的既有研究结果与真实情况几乎一致，为微型飞行器仿生设计提供了可靠依据。

Wenjie, Liu · 孙茂

Physics of Fluids 2023

参数信息

气动力降幅

<0.5 %

粘性切应力贡献

37.7 %

粘性法向应力贡献

12.9 %

技术优势

气动力几乎不变

在Kn=0.01~0.1的滑移流区，稀薄效应导致的气动力下降不足0.5%，说明以往基于连续流假设的气动力结果是很好的近似。

无需修正连续流模型

因为稀薄效应对气动力影响很小，现有基于连续流假设的气动设计方法可以直接用于刚毛翅，无需引入稀薄修正。

揭示应力重新分配

在Kn=0.08时，粘性切应力贡献从50.7%降至37.7%，而法向应力贡献从0升至12.9%，这一变化源于滑移速度改变了刚毛表面的速度法向导数。

应用场景

• 仿生微型飞行器：确认刚毛翅气动性能受稀薄效应影响可忽略，支持其在高空低密度环境中的仿生应用。
• 扑翼机器人：为扑翼机器人刚毛翅设计提供依据，现有连续流气动力模型可直接使用。
• 空气动力学设计：验证连续流假设在刚毛翅气动设计中的适用性，减少稀薄修正需求。
• 昆虫飞行仿生：揭示微昆虫刚毛翅在滑移流区的应力分配机制，深化对微小尺度飞行的理解。