Analysis of Motion Behavior and Flow Field for Falling Single-wing Body

摘要

本研究以計算流體力學模擬單旋翼探測器在不同旋翼長寬比與開闔探測鏡頭下模擬旋轉掉落的六自由度運動行為與流場分析，觀察不同氣動外型對於探測器穩定性及運動行為之關係。 流場計算使用商用軟體Ansys Fluent進行單旋翼探測器掉落之數值模擬，使用二階精準度求解三維非穩態不可壓縮流納維爾—斯托克方程式，採用SST k–ω紊流模型。計算網格使用Fluent Meshing建製混和網格，建立非結構網格，在物體與流體接觸之壁面四周建立多面體網格，其餘流體區域建立六面體網格，產生單旋翼探測器之非結構動態網格。 在文獻驗證上皆為動態之模擬，圓球掉落於不同密度與動力黏度之流體，與文獻比對其位移與時間之關係及速度與時間之關係；冰錐掉落為高空環境在有初始尤拉角及速度下掉落，與文獻比對其各方向之角度與時間之關係及各方向之受力與時間之關係。 本研究探討在相同之慣性主軸與轉動慣量、初始速度與初始轉速下，在三種旋翼長寬比為1、1 5與2，及開啟探測鏡頭之尤拉角為30度，閉合探測鏡頭之尤拉角為35度，共有六種氣動外型作旋轉掉落，觀察六種氣動外型之速度、受力、轉速與尤拉角之情形，研究不同氣動外型對於掉落姿態與穩定性之影響。

獎項日期	2021
原文	English
監督員	San-Yih Lin (Supervisor)