题目：微型扑旋翼流固耦合特性研究

微型扑旋翼飞行器作为一种新布局概念飞行器近年来被提出，其在垂直起降、悬停飞行、模型微型化等方面优势明显。扑旋翼往往采用轻质柔性材料设计，因此在运动过程会发生明显的柔性变形，带来较强的流固耦合问题，对翼气动特性产生显著影响。

本文采用计算流体力学的方法对扑旋翼的流固耦合问题进行了研究。以二维特征截面翼型为研究对象，建立了二维柔性振荡翼的力学模型，实现了流固耦合求解方法。首先对基本算例条件下柔性振荡翼被动变形特征及支配因素进行了研究；随后分析了翼被动变形对其气动特性的影响及机理；其次，讨论了不同运动状态下柔性变形对振荡翼气动特性的影响；最后实现并验证了三维扑旋翼被动变形求解方法。

上述研究表明：影响柔性振荡翼流固耦合特性无量纲参数可以归纳为6个参数，即无量纲拍动幅值，斯托罗哈尔数，攻角，雷诺数，有效刚度和密度比。不同结构无量纲参数条件下，被动变形的支配因素不同。气动力决定了被动变形运动和主动振荡运动之间的相差。柔性翼和刚性翼升力和推力产生机理相同，但翼前缘涡结构的改变、后缘反卡门涡街及上拍后缘涡能量的增强是柔性翼获得更大推力和更高升力的原因。当斯托罗哈尔数较大、无量纲拍动幅值和攻角较小时，结构无量纲参数的变化可显著改变翼的气动特性。柔性翼阻力系数随时间变化曲线发生显著改变。随St的增加，刚性翼气动力平均值几乎不变，但柔性翼升力和推力均得到提升且柔性越强，收益越明显。当柔性在一定的范围内增强时，相同攻角下，平均升力系数增加，平均阻力系数减小。柔性翼平均气动力系数随攻角的变化规律仍然与刚性翼保持一致。但当柔性超过一定程度后，攻角超过某些值后，翼型平均气动力系数反而减小。当斯托罗哈尔数较小、无量纲拍动幅值和攻角较大以及不同雷诺数条件下，刚性翼和柔性翼气动特性规律定性上没有本质差别，仅仅是定量上柔性翼产生更大的升力和推力。研究还表明有限差分方法可用于三维扑旋翼被动变形求解，但存在计算效率较低的问题，进一步推广使用还需对方法进行适当的优化改进处理。