本书系统开展了有关仿昆FWMAV的悬飞气动力分析、气动参数的最优化设计、概念设计和样机微加工制造等科学与工程问题的论述和研究，以期为仿昆FWMAV的气动布局设计和系统级概念设计提供基础性理论框架；同时为仿昆FWMAV未来自主飞行姿态控制机制中涉及的翅拍动力学和翅膀被动扭转动力学问题提供一些见解。本书涉及的主要研究内容具有一定的理论原创性和实践性，可用于指导仿昆扑翼微飞行器的准稳态气动力的理论预测、翅运动轨迹的可调控策略设计、气动参数的最优化设计、概念设计、样机的微加工制造和装配以及测试。

第一章 绪论
1.1 研究现状综述
1.1.1 研究背景和工程意义
1.1.2 双翅目昆虫翅拍模型的研究概况
1.1.3 国外仿昆FWMAV的研究近况
1.1.4 国内仿昆FWMAV的研究概况
1.2 本书目标和内容
1.2.1 本书目标
1.2.2 本书内容
第二章 昆虫扑翼飞行的计算流体动力学
2.1 扑翼飞行的计算流体动力学研究简况
2.2 刘浩教授等采用的控制方程和数值计算方法
2.2.1 控制方程
2.2.2 强化求解算法
2.2.3 边界条件
2.3 Wang Zane J.教授等采用的控制方程和数值计算方法
2.3.1 控制方程和数值计算方法
2.3.2 数值计算方法——浸入式界面法
2.4 孙茂教授等采用的控制方程和数值计算方法
2.4.1 控制方程和数值计算方法
2.4.2 边界条件和气动力评估
2.5 WeiShyy教授等采用的控制方程和数值计算方法
2.5.1 流体动力学控制方程
2.5.2 数值求解方法
2.6 陆夕云教授等采用的控制方程和数值计算方法
2.6.1 控制方程模型和数值方法
2.6.2 格子玻耳兹曼模型简介
2.7 昆虫扑翼飞行数值研究的对比
2.8 小结
第三章 扑翼飞行的气弹性噪声
3.1 悬飞苍蝇周围的气动声音辐射
3.1.1 实验装置、材料与方法
3.1.2 雄性绿头苍蝇气动声音测试的结果分析
3.1.3 气动声音的功能探讨
3.2 熊蜂扑翼飞行时周围气动声音产生机制的数值模拟
3.2.1 计算方法
3.2.2 翅膀运动模型
3.2.3 扑翼气动噪声的数值求解结果
3.2.4 扑翼气动噪声的数值模拟小结
3.3 猫头鹰的静音降噪飞行
3.4 仿猫头鹰梳齿状前缘的降噪研究
3.5 蜂鸟飞行时羽毛和尾羽的气弹性发声机理
3.5.1 蜂鸟飞羽发声机制
3.5.2 蜂鸟尾羽发声机制
3.5.3 蜂鸟飞羽和尾羽发声机理：气弹性颤振
3.5.4 蜂乌飞羽和尾羽气弹性颤振的模态分析
3.5.5 鸟类飞行时羽毛气弹性颤振和非嗓音交流的演变
3.6 野鸽飞行时羽翼的气弹性发声机制
3.7 小结
第四章 扩展准稳态气动力和惯性力及力矩模型
4.1 扑翼悬飞气动力分析模型的研究概况
4.1.1 常见的稳态、准稳态和非稳态气动力机制和模型
4.1.2 各种气动力模型的对比分析
4.2 扑翼形貌学参数化
4.2.1 翅膀形貌的描述
4.2.2 翅膀形貌的无量纲参数化
4.3 翅膀运动学
4.4 扩展的准稳态气动和惯性力及力矩模型
4.4.1 源自平动环量的气动力和气动力矩
4.4.2 源自转动环量的气动力和气动力矩
4.4.3 气动阻尼力矩
4.4.4 虚拟质量力和力矩
4.4.5 作用在翅平面上的总的法向气动力
4.4.6 翅平面固定坐标系下的合气动力矩
4.4.7 惯性力和力矩
4.4.8 翅平面固定坐标系下的气动力和惯性力/力矩的
数值预测
4.5 气动力和气动力矩模型的验证
4.5.1 右翅翅根参考坐标系下的水平方向的力和
垂直方向的力
4.5.2 右翅翅根参考坐标下的力矩
4.5.3 效果和验证
4.6 小结
第五章 仿昆FWMAV悬飞翅拍动力学分析
5.1 引言
5.2 扩展的准稳态气动力和力矩模型简述
5.2.1 翅平面固定参考坐标下的气动力
5.2.2 翅平面固定参考坐标下的气动力矩
5.2.3 右翅翅根参考坐标系下的力矩
5.3 悬飞翅拍动力学的建模
5.4 二自由度非线性翅拍ODE的数值求解
5.4.1 分别对两个耦合的翅拍动力学方程进行数值求解
5.4.2 两个耦合的翅拍动力学方程的耦合数值求解
5.4.3 俯仰角相对于拍打角相位偏置的调节
5.5 小结
第六章 扑翼悬飞能消最小时翅膀形貌和运动参数的优化
6.1 引言
6.2 扑翼形貌学参数化
6.2.1 翅膀形貌的描述
6.2.2 翅膀形貌的无量纲参数化
6.2.3 针对动态比例可缩放翅膀的无量纲参数化的描述
6.3 翅膀运动模式
6.4 扩展的准稳态气动力和力矩模型
6.4.1 针对动态机械比例翅模型的平动气动力系数
6.4.2 翅平面固定坐标下的气动力和力矩
6.4.3 右侧翅根坐标系下的水平力和垂直力
6.4.4 右翅翅根参考坐标下的气动力矩
6.5 针对优化分析的功率密度模型
6.6 翅膀几何和运动学参数优化
6.6.1 最优化问题的公式化
6.6.2 翅膀几何参数优化结果和灵敏度分析
6.6.3 翅膀运动学参数的优化和灵敏度分析
6.6.4 翅膀几何参数和运动学参数的组合优化结果
以及灵敏度分析
6.6.5 果蝇悬飞时的初始数据与五类最优化结果的对比
6.6.6 关于优化结果应用于扑翼微飞行器仿昆设计的
几点建议
6.7 小结
第七章 悬飞仿昆FWMAV的概念设计
7.1 问题研究背景
7.2 仿昆振翅动力学系统的动力学问题
7.2.1 翅膀拍打运动的集总参数模型
——翅拍动力实现和维持
7.2.2 翅膀被动扭转运动的集总参数化扭转柔性模型
7.3 悬飞