Расчет обтекания деформируемого тонкого крыла конечного размаха

УДК 532.5.011

Расчет обтекания деформируемого тонкого крыла

конечного размаха

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Построена гидродинамическая модель деформируемого хвостового плавника, ра-

ботающего в режиме равномерного прямолинейного движения. Получены зависи-

мости коэффициента силы тяги и гидродинамического коэффициента полезного

действия от частоты колебаний и положения оси угловых колебаний. Исследовано

влияние деформации концов модели хвостового плавника на его гидродинамические

характеристики.

Ключевые слова:

несущая поверхность, свободная вихревая поверхность, тонкое

деформируемое крыло, модель хвостового плавника, коэффициент силы тяги, гид-

родинамический коэффициент полезного действия.

Введение.

В работах [1, 2] построена гидродинамическая модель

хвостового плавника дельфина. Хвостовой плавник моделируется не-

деформируемым плоским крылом. Параметры модели были выбраны

в соответствии с данными натурных наблюдений [2

−

6]. В работах

[1, 2] показано, что построенная модель удовлетворительно описывает

имеющиеся экспериментальные данные о плавании дельфинов. Наблю-

дения, однако, показывают, что хвостовой плавник дельфина может до-

статочно сильно деформироваться. В опыте с извлеченным из воды жи-

вым дельфином выровненный горизонтально хвостовой плавник был

подвергнут нагрузке. Снизу на плавник накладывался широкий ремень,

который с силой 50 H натягивался вверх динамометром. При этом

плавник деформировался так, что его средняя часть оставалась ровной,

плоской и весьма упругой, а концы по размаху (примерно по 1/3 полу-

размаха плавника от концов) были резко загнуты вверх. Естественно

предположить, что подобные деформации хвостовые плавники дель-

финов могут испытывать и при плавании.

Из анализа экспериментальных данных [3

−

6] следует, что задачу

об обтекании хвостового плавника дельфина можно сформулировать

как задачу о нестационарном обтекании потоком идеальной несжи-

маемой жидкости изолированного крыла конечного размаха, совер-

шающего колебания с конечной амплитудой. Далее исследуется ре-

жим равномерного прямолинейного движения дельфина. Так назван

способ плавания, при котором дельфин совершает хвостовым плав-

ником — своим главным движительным органом — перпендикуляр-