Enfoque Computacional para el Diseño de la Interacción Fluido-Estructura de Alas Microbatientes Inspiradas en Insectos
Autores: Ishihara, Daisuke
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Enfoque Computacional para el Diseño de la Interacción Fluido-Estructura de Alas Microbatientes Inspiradas en Insectos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Dispositivo volador
Inspirado en insectos
Ala batiente
Vehículos aéreos nano
Enfoque computacional
Interacción fluido-estructura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 2
Citaciones: Sin citaciones
Un dispositivo de vuelo para vehículos aéreos nano con alas batientes inspirados en insectos (FWNAVs), que consiste en microalas, el actuador y la transmisión, puede utilizar la interacción fluido-estructura (FSI) para crear los movimientos característicos de las alas batientes. Este diseño será esencial para la futura miniaturización de los FWNAVs, ya que reducirá las complejidades mecánicas y eléctricas del dispositivo de vuelo. Se necesitarán enfoques computacionales para este concepto biomimético debido a la complejidad de la FSI. Por lo tanto, en este estudio, se propone un enfoque computacional para el diseño de FSI de microalas batientes inspiradas en insectos. Este enfoque consiste en un modelado numérico directo de la FSI fuertemente acoplada, el marco de similitud dinámica y la búsqueda de la ventana de diseño (DW). Los ejemplos numéricos presentados demostraron que el marco de similitud dinámica funciona bien para hacer que dos sistemas de FSI con fuerte acoplamiento sean dinámicamente similares entre sí, y este marco funciona como una guía para la investigación sistemática del efecto de los parámetros característicos en el sistema de FSI. Finalmente, se diseñó una ala batiente micro inspirada en insectos con una estructura de 2.5 dimensiones utilizando el enfoque propuesto de manera que pueda crear la sustentación suficiente para soportar el peso de pequeños insectos. El área existente de soluciones de diseño satisfactorias o la DW aumenta la fabricabilidad de esta ala utilizando técnicas de micromecanizado basadas en la fotolitografía en la tecnología de sistemas microelectromecánicos (MEMS). Por lo tanto, el enfoque propuesto contribuirá a la futura miniaturización de los FWNAVs.
Descripción
Un dispositivo de vuelo para vehículos aéreos nano con alas batientes inspirados en insectos (FWNAVs), que consiste en microalas, el actuador y la transmisión, puede utilizar la interacción fluido-estructura (FSI) para crear los movimientos característicos de las alas batientes. Este diseño será esencial para la futura miniaturización de los FWNAVs, ya que reducirá las complejidades mecánicas y eléctricas del dispositivo de vuelo. Se necesitarán enfoques computacionales para este concepto biomimético debido a la complejidad de la FSI. Por lo tanto, en este estudio, se propone un enfoque computacional para el diseño de FSI de microalas batientes inspiradas en insectos. Este enfoque consiste en un modelado numérico directo de la FSI fuertemente acoplada, el marco de similitud dinámica y la búsqueda de la ventana de diseño (DW). Los ejemplos numéricos presentados demostraron que el marco de similitud dinámica funciona bien para hacer que dos sistemas de FSI con fuerte acoplamiento sean dinámicamente similares entre sí, y este marco funciona como una guía para la investigación sistemática del efecto de los parámetros característicos en el sistema de FSI. Finalmente, se diseñó una ala batiente micro inspirada en insectos con una estructura de 2.5 dimensiones utilizando el enfoque propuesto de manera que pueda crear la sustentación suficiente para soportar el peso de pequeños insectos. El área existente de soluciones de diseño satisfactorias o la DW aumenta la fabricabilidad de esta ala utilizando técnicas de micromecanizado basadas en la fotolitografía en la tecnología de sistemas microelectromecánicos (MEMS). Por lo tanto, el enfoque propuesto contribuirá a la futura miniaturización de los FWNAVs.