The Effect of Spanwise Flow and Wing Rotation on the Aerodynamic Characteristics in Flapping Motion

In a 3-D flapping motion, the spanwise flow is generated while the wing is moved on the stroke plane. And at the end of each stroke, the rotational circulation is generated due to a wing rotation. In this study, to evaluate the effect of spanwise flow and wing rotation on the aerodynamic characteristics in 3-D flap 753ping motion, a 3-D flapping motion was compared with a 2-D translating motion. In each flapping motion, the aerodynamic forces were measured with respect to the angles of attack and Reynolds number. The aerodynamic forces generated by 2-D translating motion were higher than those generated by 3-D flapping motion. While the lift of 3-D flapping motion was increased until the angle of attack $60^{\circ}$ at mid-stroke, the lift generated by 2-D translating motion was decreased above the angle of attack 40° at mid stroke. Also, at the end of each stroke, the aerodynamic forces were increased rapidly due to wing rotation.

날개 길이방향 유동과 날개 회전이 날개짓 운동의 공기역학적 특성에 미치는 효과

3-D 날개짓 운동은 왕복운동과 회전운동으로 구성된다. 3-D 날개짓 운동은 왕복운동하는 동안 날개 길이방향의 유동이 발생된다. 또한 각각의 왕복운동의 끝에서 날개 회전에 의하여 회전에 의한 순환이 발생한다. 본 연구에서는 날개 길이방향 유동과 날개 회전이 3-D 날개짓 운동의 공기역학적 특성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 3-D 날개짓 운동과 2-D 병진운동을 비교하였다. 각각의 날개짓 운동에서 받음각과 레이놀즈수에 따라 공력을 측정하였다. 2-D 병진운동의 공력이 3-D 날개짓 운동의 공력 보다 크다. 하지만 3-D 날개짓 운동시 발생되는 양력은 왕복운동의 중반부에서 받음각 $50^{\circ}$까지 증가하였고 2-D 병진운동시 발생되는 양력은 받음각 $30^{\circ}$이상에서 감소하였다. 또한 각각의 왕복운동의 끝에서 날개 회전에 의하여 공력이 급격하게 증가하였다.