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Computational investigation of cicada aerodynamics in forward flight

机译：向前飞行中蝉空气动力学的计算研究

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Free forward flight of cicadas is investigated through high-speed photogrammetry, three-dimensional surface reconstruction and computational fluid dynamics simulations. We report two new vortices generated by the cicada's wide body. One is the thorax-generated vortex, which helps the downwash flow, indicating a new phenomenon of lift enhancement. Another is the cicada posterior body vortex, which entangles with the vortex ring composed of wing tip, trailing edge and wing root vortices. Some other vortex features include: independently developed left- and right-hand side leading edge vortex (LEV), dual-core LEV structure at the mid-wing region and near-wake two-vortex-ring structure. In the cicada forward flight, approximately 79% of the total lift is generated during the downstroke. Cicada wings experience drag in the downstroke, and generate thrust during the upstroke. Energetics study shows that the cicada in free forward flight consumes much more power in the downstroke than in the upstroke, to provide enough lift to support the weight and to overcome drag to move forward.
机译：通过高速摄影测量，三维表面重建和计算流体动力学模拟，研究了蝉的自由向前飞行。我们报告了蝉的宽体产生的两个新涡旋。一个是胸腔产生的涡流，它有助于向下流动，表明出现了一种新的提升力现象。另一个是蝉后体涡，它与由翼尖，后缘和翼根涡旋组成的涡环缠绕在一起。其他一些涡流特征包括：独立开发的左侧和右侧前缘涡流（LEV），中翼区的双核LEV结构以及近尾双涡流环结构。在蝉向前飞行中，向下行程期间产生了总升力的约79％。蝉的机翼在向下冲程中会受到阻力，并在向上冲程中产生推力。能量学研究表明，自由飞行中的蝉在下冲程中消耗的功率比在上冲程中消耗的功率大得多，以提供足够的升力来支撑重量并克服前进的阻力。

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