Estructura del flujo y generación de fuerza en alas que baten a bajos números de Reynolds relevantes para el vuelo de pequeños insectos
Autores: Santhanakrishnan, Arvind; Jones, Shannon K.; Dickson, William B.; Peek, Martin; Kasoju, Vishwa T.; Dickinson, Michael H.; Miller, Laura A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Estructura del flujo y generación de fuerza en alas que baten a bajos números de Reynolds relevantes para el vuelo de pequeños insectos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Vuelo
Insectos
Aerodinámica
Números de Reynolds
Modelos
Tridimensional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En contraste con las especies más grandes, se sabe poco sobre el vuelo de los insectos voladores más pequeños, como los trips y las hadas voladoras. Estos diminutos animales varían de 300 a 1000 micrones de longitud y vuelan a números de Reynolds que oscilan entre aproximadamente 4 y 60. Trabajos anteriores con modelos numéricos y físicos han demostrado que la aerodinámica de estos insectos diminutos es significativamente diferente de la de los animales más grandes, pero la mayoría de estos estudios se han basado en aproximaciones bidimensionales. Sin embargo, puede haber diferencias significativas entre los flujos bidimensionales y tridimensionales, como se ha encontrado en insectos más grandes. Para comprender mejor el vuelo de los insectos más pequeños, hemos realizado un estudio sistemático de las fuerzas y estructuras de flujo alrededor de un ala elíptica rotativa tridimensional. Utilizamos tanto un modelo físico a escala dinámica como un modelo computacional tridimensional a números de Reynolds que oscilan entre 1 y 130 y ángulos de ataque que van de 0 grados a 90 grados. Los resultados de los modelos físico y computacional estuvieron en buena concordancia y mostraron que la resistencia adimensional, la eficiencia aerodinámica y el flujo en dirección de la envergadura disminuyen al disminuir el número de Reynolds. Además, tanto los vórtices del borde de ataque como los del borde de salida permanecen adheridos al ala en las escalas relevantes para los insectos voladores más pequeños. En general, estas observaciones sugieren que hay diferencias drásticas en la aerodinámica del vuelo a la escala de los animales voladores más pequeños.
Descripción
En contraste con las especies más grandes, se sabe poco sobre el vuelo de los insectos voladores más pequeños, como los trips y las hadas voladoras. Estos diminutos animales varían de 300 a 1000 micrones de longitud y vuelan a números de Reynolds que oscilan entre aproximadamente 4 y 60. Trabajos anteriores con modelos numéricos y físicos han demostrado que la aerodinámica de estos insectos diminutos es significativamente diferente de la de los animales más grandes, pero la mayoría de estos estudios se han basado en aproximaciones bidimensionales. Sin embargo, puede haber diferencias significativas entre los flujos bidimensionales y tridimensionales, como se ha encontrado en insectos más grandes. Para comprender mejor el vuelo de los insectos más pequeños, hemos realizado un estudio sistemático de las fuerzas y estructuras de flujo alrededor de un ala elíptica rotativa tridimensional. Utilizamos tanto un modelo físico a escala dinámica como un modelo computacional tridimensional a números de Reynolds que oscilan entre 1 y 130 y ángulos de ataque que van de 0 grados a 90 grados. Los resultados de los modelos físico y computacional estuvieron en buena concordancia y mostraron que la resistencia adimensional, la eficiencia aerodinámica y el flujo en dirección de la envergadura disminuyen al disminuir el número de Reynolds. Además, tanto los vórtices del borde de ataque como los del borde de salida permanecen adheridos al ala en las escalas relevantes para los insectos voladores más pequeños. En general, estas observaciones sugieren que hay diferencias drásticas en la aerodinámica del vuelo a la escala de los animales voladores más pequeños.