Skip to main content
SUPERVISOR
Reza Tikkani,Saeed ZeiaeiRad
رضا تیکنی (استاد راهنما) سعید ضیائی راد (استاد مشاور)
 
STUDENT
Seyed Mojtaba Heidari
سیدمجتبی حیدری علی آباد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Analysis, Design and Construction of a Flapping bird
Ornithopters are not very common versu fixed and rotary wing birds one of the main reasons for which is their aerodynamic complexity. Therefore, less research has been done on them than on fixed and rotating wing birds. fixed and rotating birds have a serious problem with miniaturization, that problem, this is that the Reynolds number shrinks as the wings shrink. This results in reduced aerodynamic performance. A flapping bird can have a combination of the useful features of the other two birds while not having their negative characteristics. This project first gives a complete description of these birds, and then outlines a general conceptual design for them. It is noteworthy that despite all the research done on flapping wings, the exact method for designing these birds has not been elaborated so far and is often based on statistical and trial and error methods. Here, it is attempted to formulate important quantities such as wing dimensions and geometrical parameters, as well as flight frequency and important flight angles, using scientific methods and dynamic equation extraction. Then, with xflre5 analytical software, several types of suitable airfoils were analyzed and finally a suitable airfoil was selected. Since the bird being analyzed has a non-rigid wing, a suitable mechanism for flapping is proposed and then a complete kinematic analysis is performed on it. Since the Delaurier method has been applied to rigid wing in flapping wings so far, the project has been used for aerodynamic analysis of the non-rigid wing. By calculating the aerodynamic forces generated by the flapping wing, a dynamic analysis of the mechanism is performed to determine the amount of power and torque needed to move the mechanism. At the end, all the components of this bird are designed by CATIA software and have been optimized many times for their final dimensions and shape. The last phase of this project was the process of constructing this flapping wing that was successfully completed and its flight testing completed the last loop of the project's chain. Keywords: Flapping wings, non-rigid wings, wing mechanism design, lift coefficient, drag
پرنده های بالزن، نسبت به پرنده هایی که بال های ثابت و یا بال hy;های چرخان دارند، کمتر مورد بحث قرار گرفته اند که یکی از دلایل اصلی آن می تواند پیچیدگی آیرودینامیکی آن ها باشد. لذا تحقیقات کمتری بر روی آن ها نسبت به انواع دیگر پرنده صورت گرفته است. پرنده های بال ثابت و بال چرخان یک مشکل اساسی را در زمان کوچک سازی دارند و آن این است که در این پرنده ها، هنگامی که بال ها کوچک می شوند، عدد رینولدز نیز کوچک می گردد که عملکرد مقطع آیرودینامیکی این پرنده ها را به شدت کاهش می دهد. یک پرنده ی بالزن می تواند ترکیبی از ویژگی های مفید دو پرنده ی دیگر را دارا باشد در حالی که خصوصیات منفی آن ها را ندارد. در این پروژه ابتدا توضیح کاملی در مورد بالزن ها، بیان شده است و سپس یک مسیر کلی برای طراحی مفهومی این پرنده ها ذکر شده است. قابل توجه است که با وجود همه ی تحقیقاتی که بر روی بالزن ها انجام شده است، ولی تاکنون روش دقیق و منظمی برای طراحی این پرنده ها، بیان نشده است و اغلب بر اساس روش های آماری و سعی و خطا پایه گذاری شده است. در این جا، سعی شده است ابتدا با روش های علمی و استخراج معادلات دینامیکی، به فرمول بندی کمیت های مهمی هم چون ابعاد بال و پارامترهای هندسی آن، هم چنین بسامد بال زدن و زاویای مهم پروازی، پرداخته شود، سپس با نرم افزار تحلیلی xflre5 ، چند نوع از ایرفویل های مناسب پرندگان تحلیل شده و در نهایت یک ایرفویل مناسب انتخاب گردیده است. با توجه به این که بالزن مورد تحلیل، دارای بال غیرصلب می باشد، مکانیزم مناسب برای بال زدن، پیشنهاد شده و سپس یک تحلیل سینماتیکی کامل، بر روی آن صورت گرفته است. با توجه به این که تاکنون روش دلاریر برای بالزن های بال صلب اعمال شده است، در این پروژه، اصلاحاتی بر روی آن صورت گرفته و برای تحلیل آیرودینامیکی بالزن مورد نظر، استفاده شده است. با محاسبه ی نیروهای آیرودینامیکی تولید شده به واسطه ی بال زدن، تحلیل دینامیکی برای مکانیزم انجام گرفته است تا مقدار توان و گشتاور مورد نیاز برای به حرکت در آوردن مکانیزم تعیین شود. در پایان، تمام اجزای این بالزن توسط نرم افزار کتیا طراحی شده و برای ابعاد و شکل نهایی آن ها، بارها بهینه سازی صورت گرفته است. آخرین مرحله ی این پروژه، فرایند ساخت بالزن طراحی شده بوده است که با موفقیت صورت پذیرفت و تست پروازی آن، آخرین حلقه از زنجیره ی این پروژه را تکمیل نمود. کلمات کلیدی: بالزن، بالزن با بال غیرصلب، طراحی مکانیزم بال، ضریب برآ، ضریب پسا

ارتقاء امنیت وب با وف بومی