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Enregistrement W3159757849 · doi:10.1063/5.0049217

A high-fidelity numerical study on the propulsive performance of pitching flexible plates

2021· article· en· W3159757849 sur OpenAlexafffund
Guojun Li, Gaël Kemp, Rajeev K. Jaiman, Boo Cheong Khoo

Notice bibliographique

RevuePhysics of Fluids · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueBiomimetic flight and propulsion mechanisms
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaUniversity of British ColumbiaMinistry of Education - SingaporeNational University of Singapore
Mots-clésThrustPhysicsPropulsive efficiencyFlappingBendingBending stiffnessStiffnessTrailing edgeReduced frequencyMechanicsPropulsionStructural engineeringReynolds numberWingEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

In this paper, we numerically investigate the propulsive performance of three-dimensional pitching flexible plates with varying flexibility and trailing edge shapes. We employ our recently developed body-conforming fluid-structure interaction solver for our high-fidelity numerical study. To eliminate the effect of other geometric parameters, only the trailing edge angle is varied from 45° (concave plate), 90° (rectangular plate) to 135° (convex plate) while maintaining the constant area of the flexible plate. For a wide range of flexibility, three distinctive flapping motion regimes are classified based on the variation of the flapping dynamics: (i) low bending stiffness KBlow, (ii) moderate bending stiffness KBmoderate near resonance, and (iii) high bending stiffness KBhigh. We examine the impact of the frequency ratio f* defined as the ratio of the natural frequency of the flexible plate to the actuated pitching frequency. Through our numerical simulations, we find that the global maximum mean thrust occurs near f*≈1 corresponding to the resonance condition. However, the optimal propulsive efficiency is achieved around f* = 1.54 instead of the resonance condition. While the convex plate with low and high bending stiffness values shows the best performance, the rectangular plate with moderate KBmoderate is the most efficient propulsion configuration. To examine the flow features and the correlated structural motions, we employ the sparsity-promoting dynamic mode decomposition. We find that the passive deformation induced by the flexibility effect can help in redistributing the pressure gradient, thus, improving the efficiency and the thrust production. A momentum-based thrust evaluation approach is adopted to link the temporal and spatial evolution of the vortical structures with the time-dependent thrust. When the vortices detach from the trailing edge, the instantaneous thrust shows the largest values due to the strong momentum change and convection process. Moderate flexibility and convex shape help to transfer momentum to the fluid, thereby improving the thrust generation and promoting the transition from drag to thrust. The increase in the trailing edge angle can broaden the range of flexibility that produces positive mean thrust. The role of added mass effect on the thrust generation is quantified for different pitching plates and the bending stiffness. These findings are of great significance to the optimal design of propulsion systems with flexible wings.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,021
Tête enseignante GPT0,236
Écart entre enseignants0,216 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations28
Publié2021
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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