곤충비행에서 갑작스런 추력발생의 공기역학적 원인 (Part 2) – 공기역학적 주요변수에 대한 연구 = The Aerodynamic Origin of Abrupt Thrust Generation in Insect Flight (Part 2; Study on Primary Aerodynamic Parameters)

Abstract

Part 1에서 수행된 검정금파리의 "8자 운동"에 대한 해석결과는 와류들이 양력과 추력 발생에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 곤충날개에서 발생되는 공기역학적 힘은 레이놀즈수와 같은 공기역학적 요소와 더불어 진동수, 운동진폭, 운동성분 등과 같은 운동학적 요소들 또 날개의 형태 및 개수 등과 같은 형태학적 요소들에 따를 것으로 생각된다. 본 연구에서는 레이놀즈수, 진동수 그리고 운동성분에 따른 양력과 추력발생을 고찰함으로써 이들이 공기역학적으로 어떤 영향을 미치는가를 조사하였다. 이로써 part 1의 결과를 물리적으로 좀 더 상세하게 설명할 수 있는 근거를 찾고자 하였다. 해석결과 "8자 운동"을 구성하는 운동성분 중 회전운동이 추력발생에 지배적인 역할을 하고 있었으며, 또한 추력발생은 반시계 방향의 회전순환과 깊은 관련이 있었다. ; Numerical results from the "figure-of-eight" motion of Phormia-Regina in Part 1 indicate that vortical structure and vortex dynamics do play a critical role in lift and thrust generation. The aerodynamic force generation of insects' wing could be governed by aerodynamic parameters such as Reynolds number; kinematic parameters such as frequency, amplitude, and component of the figure of eight motion; and morphological parameters such as wing shape and the number of wing. In the present work, the effects of Reynolds number, reduced frequency and motion component are investigated in detail to clarify aerodynamic characteristics of insect wing. Through numerical results and their physical interpretation, the mechanism of aerodynamic force generation is presented more clearly. Rotation turns out to be the most important component in thrust generation and subsequent counterclockwise rotational circulation is closely related with thrust generation.