【摘 要】
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本文从昆虫活体自由飞行光学测量，基于有限容积法的N-S方程数值求解，以及建立机械模型翅膀测量流畅结构三个方面对昆虫飞行的空间运动轨迹和排动模式及其引起的的气动参数和流
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本文从昆虫活体自由飞行光学测量，基于有限容积法的N-S方程数值求解，以及建立机械模型翅膀测量流畅结构三个方面对昆虫飞行的空间运动轨迹和排动模式及其引起的的气动参数和流畅结构不同作了研究。
(1)研究昆虫飞行的三维空间运动参数需要对二维图像进行重构来实现，传统的重构方法是采用两个或者多个相机从不同角度拍摄以获得同时刻不同角度的图像。本文介绍了一种采用单一相机完成三维重构的方法。通过在单相机镜头前面附加四块两两平行的平面镜组来获得三维信息，该装置可以在同一照片上获得物体两个角度的观察图像，等效于用两个高速摄影仪对昆虫的飞行进行拍摄。分别标定出每个等效摄像机的参数，根据机器视觉原理进行三维重构。实现了用单个相机完成昆虫自由飞行状态的翅膀三维参数重构过程，避免采用多个相机的需要增加复杂同步电路以及引起的高额费用，同事也克服了过去基于单相机的三维重构需要增加某些假设所引起的与真实飞行的差异。
(2)通过数值求解N-S方程研究了在不同拍动轨迹下的蜻蜓翅膀所受的气动力，对比了直线拍动、椭圆拍动、“8”字拍动和双“8”下的受力特性。结果表明不同拍动轨迹下升阻力曲线的一个共同特征：下拍阶段主要提供升力，上提阶段主要提供推力；几种拍动轨迹下的最大升力系数峰值都超过了5，“8”字和双“8”字拍动甚至超过了6，远远超过稳态下的最大升力值1；相对于直线拍动轨迹(无横向偏移量)，椭圆型轨迹和双“8”字型轨迹均导致升力的降低，而“8”字型拍动轨迹下的升力和推力却得到明显提高。
(3)通过对模型在不同的转动轴位置下旋转引起的流畅结构变化的PIV处理，证实了数值计算的结果
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