1
УДК 532.5
Обтекание колеблющегося крыла потоком
идеальной несжимаемой жидкости
© Д.А. Крылов
1
, Н.И. Сидняев
1
, А.А. Федотов
1
1
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва 105005, Россия
В рамках идеальной несжимаемой жидкости рассмотрено обтека-
ние колеблющегося тонкого крыла конечного размаха, работающего в
режиме создания силы тяги. Предложен численный алгоритм реше-
ния задачи. Проведено сравнение эффективности работы крыла пря-
моугольной формы в плане и крыла с формой в плане, близкой к реаль-
ной форме хвостового плавника дельфина.
Ключевые слова:
несущая поверхность, свободная вихревая поверхность,
коэффициент силы тяги, гидродинамический коэффициент полезного
действия.
Введение.
Интерес к изучению вопросов связанных с обтеканием
крыльев, колеблющихся в потоке жидкости, объясняется появившимися
в последнее время потребностями авиационной техники и судострое-
ния, запросами биомеханики, а также успешным развитием вычисли-
тельной техники и численных методов, позволивших находить решения
гидродинамических задач в рамках сложных реалистических, наиболее
полно учитывающих основные черты изучаемых явлений моделей.
Стоит подчеркнуть особый интерес к подобным исследованиям в связи
с проблемой создания новых видов транспортных средств, принцип ра-
боты которых основан на применении колеблющегося крыла. Важной
задачей является изучение работы колеблющихся хвостовых плавников
и крыльев плавающих и летающих животных. Актуальность исследова-
ний плавания и полета животных связана с тем обстоятельством, что
длительная биологическая эволюция, направляемая и стимулируемая
борьбой за существование, привела к развитию у животных наиболее
рациональных способов плавания и полета. Следовательно, изучение
механизмов образования силы тяги и подъемной силы в живой природе
может служить одним из подходов к решению задач по созданию
транспортных средств с колеблющимся крылом в качестве рабочего
элемента.
В данной работе рассмотрено обтекание колеблющихся крыльев,
работающих в режиме создания силы тяги. Исследование проводили в
рамках модели бесконечно тонкого крыла конечного размаха, совер-
шающего в идеальной несжимаемой жидкости колебания с большой
амплитудой, когда необходимо учитывать нелинейные эффекты.
Постановка задачи.
Введем в рассмотрение неподвижную пря-
моугольную декартову систему координат
1 2 3
.
Ox x x
Поток на беско-
