摘要:用数值模拟和理论分析结合的方法研究了昆虫翅产生高升力的机理和蝇、蜂、晴蜓及极小昆虫台湾小黄蜂飞行中的气动力问题.(1)高升力的机理方面,研究了马启动后的等速大攻角周向转动运动(代表翅的拍动运动的主要部分).翅在启动后的周向转动中,由于展向压力梯度和离心力驱动的发展向流的作用,失速涡不脱落,与翅端涡、起动涡一起构成一强涡环,该涡环随时间扩大;由涡动力学理论,不断扩大的强涡环对应于大涡量矩时间变化率,即大升力;从物理上看,该涡环包含一向下的射流,产生这种强涡环就是产生较大的向下的动量,亦即向上的升力.该机制称为不失速机制或涡环机制;(2)对蝇、蜂、蛾、螵虫的若干个种的昆虫的研究表明,尽管它们的体重相差约1500倍(Re=100~5000),但都是用相同的机制(不失速机制)产生高升力的;(3)极小昆虫台湾小黄蜂为克服十分低的Re(约为20),用了两种机制,合拢/打开的瞬态高升力;翅膀拍动的高升力(这部分高升力与其他昆虫的一样);(4)在晴蜓飞行中,一般每一拍动周期内存在两个大升力峰,一个在前半周期,主要由后翅的下拍产生,另一个在后半周期,主要由前翅的下拍产生;前后两翅间的干扰不十分严重,且干扰对升力的影响是不利的.翅的大升力是由非定常效应产生的,其机制是上面提到的"涡环机制":每一翅下拍时,产生了一含有向下的动量的强涡环,从而产生很大的向上的力.