Effect of mass ratio on thrust production of an elastic panel pitching or heaving near resonance

بال های مشتعل از حشرات هوایی و باله های رگ های ماهی به طور معمول تغییرات شیب الاستیک قابل توجهی را تجربه می کنند و چنین تغییرات در مطالعات قبلی نشان داده شده است که برای تولید نیرو و / یا بهره وری انرژی برای هر دو نوع حمل و نقل حیوانی سودمند است. با این وجود هنوز مشخص نیست که آیا ارتعاش رزونانس در این مشکلات نقش کلیدی دارد یا خیر. برای باله ماهی، تغییر شکل غیر فعال در بیشتر موارد به دلیل نیروی هیدرودینامیکی مایع اطراف است، در حالی که برای بال های حشرات، در جهت رانندگی تغییر شکل در سطح علاوه بر نیروی آیرودینامیکی، نیز مهم است. در مطالعه حاضر، ما از یک پانل الاستیک دو بعدی استفاده می کنیم که در یک جریان آزاد به عنوان یک مدل برای نشان دادن بال های حیوان یا باله ها استفاده می شود. خم شدن سفتی پانل و فرکانس چرخش به طوری که پانل فلپ نزدیک یا دور از رزونانس سیستم ساختار مایع همراه است. نتایج نشان می دهد که در مقادیر کم جرم که نیروی سیال بر روی درون پانلی غالب است یا در نسبت جرم متوسط ​​که در آن نیروی مایع با پانل قابل مقایسه است، رزونانس سیستم به طور قابل توجهی نیروی محوری و همچنین بهره وری را بهبود می بخشد یا حداکثر می کند. علاوه بر این، عملکرد محوری در اطراف رزونانس برای طیف گسترده ای از فرکانس های فلپس یا تعداد استروهال بهبود می یابد. از سوی دیگر، در مقایسه با مقادیر جرمی که در آن نفوذ پانل غالب است، رزونانس سیستم باعث می شود که تولید محرک به طور فزاینده ای دشوار شود و نیروی محرکه بسیار کارآمد باشد. در نتیجه، نقش ارتعاش رزونانس در تولید رانش بال ها و باله های فلپس بستگی به مشارکت اینرسی مایع در فرآیند دارد.