About the features of flapping flight

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

2D modeling of flapping flight is performed using DNS equations, the wing is simulated by an ensemble of Lagrangian particles. The simulation is carried out in two planes – parallel and orthogonal to the flight direction. The Golubev vortex street, which creates thrust, is reproduced; the meaning of figure-of-eight kinematics is clarified; it is shown that the vortices induced by the wing stroke eliminate the flow separation. It has been established that the use of folding wings reduces the energy consumption of birds by three times. The aerodynamics of a cyclocopter model with hybrid kinematics has been studied.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. D. Kotelkin

Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: kotelkin@mech.math.msu.su
Russian Federation, Moscow

References

  1. Golubev V.V. Works on Aerodynamics. Moscow: GITTL, 1957. 979 p. (in Russian)
  2. Lighthill J. Aerodynamic aspects of animal flight. Series: Mechanics // Biohydrodynamics of Swimming and Flight. Iss, 23. Moscow: Mir, 1980, pp. 9–78. (in Russian)
  3. Zaitsev A.A. Theory of the Bearing Surface: Mathematical Model, Numerical Method, Calculation of Flapping Flight. Moscow: Nauka, 1995. 160 p. (in Russian)
  4. Zaitsev A.A., Tyurev V.V. Calculation of flow around a lifting surface in the case of large deformations // Fluid Dyn., 1980, vol. 15, pp. 532–538. https://doi.org/10.1007/BF01089611
  5. Zaitsev A.A., Sharina L.V. Aerodynamic calculation of normal hovering flight // Fluid Dyn., 1983, vol. 18, pp, 554–560. https://doi.org/10.1007/BF01090620
  6. Zaitsev A.A., Fedotov A.A. Ideal incompressible flow over a thin wing of finite span with large-amplitude oscillations // Fluid Dyn., 1986, vol. 21, pp. 740–746. https://doi.org/10.1007/BF01050895
  7. Gustafson K., Leben R. Computation of dragonfly aerodynamics // Comput. Phys. Commun., 1991, vol. 65, pp. 121–132.
  8. Shakharenkov M.N., Nikulin M.A., Shvets A.I. Aerodynamics of the flapping flight of insects // Fluid Dyn., 1984, vol. 19, pp. 963–968. https://doi.org/10.1007/BF01411587
  9. Kotelkin V.D. Notes on the aerodynamics of flapping flight // Hydroaeromechanics and Space Research / ed. by Baranov V.B. Moscow: MSU Pub., 2012. pp. 176–187. (in Russian)
  10. Bos F.M., Lentink D., van Oudheusden B.W., Bijl H. Influence of wing kinematics on aerodynamic performance in hovering insect flight // J. Fluid Mech., 2008, vol. 594, pp. 341–368.
  11. Lun Li, Yongping Hao, Jiulong Xu, Fengli Liu, Shuangjie Liu Numerical simulation of unsteady aerodynamic characteristics of the three-dimensional composite motion of a flapping wing based on overlapping nested grids // AIP Advances, 2020, vol. 10, 035109 (China).
  12. Toshiyuki Nakata, Hao Liu A fluid-structure interaction model of insect flight with flexible wings // J. of Comput. Phys., 2012, vol. 231, pp. 1822–1847.
  13. Kim D., Choi H. Two-dimensional mechanism of hovering flight by single flapping wing // J. Mech. Sci. Technol., 2007, vol. 21(1), pp. 207–221.
  14. Vanella M., Fitzgerald T., Preidikman S., Balaras E., Balachandran D. Influence of flexibility on the aerodynamic performance of a hovering wing // J. of Experim. Biol., 2009, vol. 212, pp. 95–105.
  15. Ellington C.P., van den Berg C., Willmott A.P., Thomas A. Leading-edge vortices in insect flight // Nature, 1996, vol. 384, pp. 626–630.
  16. Marchuk G.I. Methods of Computational Mathematics. Moscow: Nauka. 1989, 608 p. (in Russian)
  17. Chorin A.J. Numerical solution of the Navier–Stokes equations // Math. Comp., 1968, vol. 22, pp. 745–762.
  18. Belotserkovsky S.M. Numerical Modeling in Continuous Media Mechanics. Moscow: Nauka, 1984. 518 p. (in Russian)
  19. Fedorenko R.P. A relaxation method for solving elliptic difference equations // Vychisl. Mat. & Mat. Fiz., 1961, vol. 1, no. 5, pp. 922–927.
  20. Bakhvalov N.S. On the convergence of a relaxation method with natural constraints on the elliptic operator // Vychisl. Mat. & Mat. Fiz., 1966, vol. 6, no. 5, pp. 861–883.
  21. Wesseling P. An Introduction to Multigrid Methods. N.Y.: Wiley, 1992. 284 p.
  22. Van Dyke M. Album of Liquid and Gas Flows. Moscow: Mir, 1986. 184 p. (in Russian)
  23. Al-Mdallal Q., Lawrence M., Kocabiyik S. Forced streamwise oscillations of a circular cylinder: Locked-on modes and resulting fluid forces // J. of Fluids & Struct., 2007, vol. 23, pp. 681–701.
  24. Baek S.J., Sung H.J. Numerical simulation of the flow behind a rotary oscillating circular cylinder // Phys. of Fluids, 1998, vol. 10, pp. 869–876.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1

Download (96KB)
3. Fig. 2.

Download (183KB)
4. Fig. 3.

Download (144KB)
5. Fig. 4.

Download (70KB)
6. Fig. 5.

Download (156KB)
7. Fig. 6.

Download (71KB)
8. Fig. 7.

Download (191KB)
9. Fig. 8.

Download (230KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».