中文摘要：

本项目基于已有的自由飞昆虫翅膀变形和褶皱的实测数据，用在非定常运动和变形的网格上数值求解N-S方程的方法，分析变形褶皱翅的流动。首先获得变形褶皱翅的流场、气动力等物理量随时间变化的关系。然后将翅膀变形和褶皱逐步简化去掉褶皱只保留变形；去掉变形只保留褶皱；将变形和褶皱均去掉而成为刚性板；求解这些变形翅膀的流场和气动力。通过对上述结果进行对比分析，研究并回答两个问题一是翅膀变形和褶皱对拍动翅的气动力的影响及其中的机制，变形和褶皱是否存在耦合及其中的机制；二是刚性板假设的近似程度如何，即可否用刚性板代替真实的（即有变形和褶皱的）拍动翅。

结论摘要：

大部分昆虫的翅膀都存在褶皱，在拍动中都会产生随时间变化的变形。褶皱和变形对气动力的影响是否存在着耦合？如果有的话，这种耦合效果有多大？是一个很有价值的问题。我们通过在动态变形网格上数值求解NS方程的方法，研究了悬停飞行时食蚜蝇翅膀的变形和褶皱对其气动力的影响，研究中考虑了多种褶皱翅膀模型。通过对四种情况（包括1、刚性无褶皱翅，2、变形无褶皱翅，3、刚性有褶皱翅，4、变形有褶皱翅。）数值模拟结果的对比分析，研究了翅膀的变形（包括拱形变形和扭转变形）与翅膀的褶皱之间是否存在着耦合效应。我们发现，翅膀的变形和褶皱之间的耦合效应很小，变形和褶皱组合的效果相当于变形和褶皱单独效果的线性叠加。翅膀变形使升力增加9.7%，气动力矩（或气动能耗）减少5.2%，翅膀的褶皱使升力减少6.5%，气动力矩增加2.2%。变形和褶皱的组合使升力增加3%，气动力矩减少3%。也就是说，变形和褶皱的组合对气动力影响很小。因此，褶皱的主要功能在于增加结构强度，而非增强气动效果，在计算和测量悬停飞行昆虫翅膀气动力的时候，刚性平板翅膀模型能够很好地模拟变形有褶皱翅膀。