|
楼主 |
发表于 2005-5-18 12:13:05
|
显示全部楼层
★★★ “UFO之谜” 完全破解 !!!-->新型气动力
[这个贴子最后由广州全力在 2006/03/10 03:33am 第 1 次编辑]
(第43篇)
昆虫的“涡流融合”概念和飞行----漫谈一把昆虫涡流研究和“东西方科学思维”。
现在看来,以前我们对昆虫涡流的研究是一个慢吞吞的煎熬,如同“骑着乌龟与蜗牛赛跑”的过程,虽然说昆虫的尺寸太小、不易控制、观测困难、手段缺乏等是主要原因,但另一方面,也许与一直没有一个先行的基本的理论和思路作为实践的指导有关,这可能就是当前中国国内热议中的所谓“东方思维”和“西方思维”的区别吧。
“西方思维”重在先实践后总结,由特殊性到普遍性,“东方思维”则是先理论后实践,由整体到个体。“西方思维”可以形成一个正确清晰的自然逻辑因而更加“唯物主义”,而“东方思维”似乎总给人一种“唯心主义”的感觉,但这是一个误解,其实质上是通过触类旁通,从类似的有关联的已知事物中举一反三,从别的成熟的实践经验中提取要素和精华,并加以合理的甚至是完全相反的想像和推理演绎,从整体出发研究个体,从而形成对新的研究领域的先导理论,不管最后这个理论是否有各种大大小小的缺陷甚至于完全错误,但却是可以不断根据实践进行修改和更新的,这显然同样适合于科学研究。
实际上不管“西方思维”或“东方思维”,这仅仅只是科学研究过程中的两种基本的思维方法罢了,前者以客观事物为依据,后者以主观设想为体系,因为“科学思维”不仅仅是客观的反映,同时也是主观的推断。这如同事物的正反两个方面,无所谓谁更优越,它们都是不可或缺的,可以在科学研究中交替使用。也就是说,所谓的“东方思维”并不是东方人的专利,更不是中国人的垄断。当然,相对来说,“东方思维”平常极少主动使用,往往是在研究和创建复杂的理论体系而科学实验又难以精确和及时地进行时,才有意或无意的出现,比如我的“UFO之涡流飞行理论”就是真正的主动性采用(如假包换,呵呵)。
可想而知“东方思维”这种思维工具在运用上的超极难度,不过,如果不是急功近利的为了出成果而去研究,那么这种过程将会是一个充满情趣之旅。
据说科学家们目前只知道昆虫上升的动力学机制,还不完全明白昆虫前进的动力学机制,但事实是我们连昆虫的涡流升力都了解得不清不楚,更不要说涡流推力。当然在昆虫涡流飞行原理的研究上大家一直用的是“西方思维”,但既然我们长期进展缓慢,不妨换一下思维方式。那么我们现在先把原来的概念都抛开,一切研究都归零从头开始。
我们可以从水生动物的涡流推力上得到启发,水生动物是以尾部左右或上下摆动诱导形成两个涡流,并由两个涡流的相碰撞融合形成高压射流,得到推力。试想一下昆虫飞行的速度可真不算小,如果没有强大的推力是不可能的,另外光光是昆虫涡流的“二维效应”产生的升力也是远远不足以解释其高升力的。而昆虫的动力来源只有振翅形成的涡流,那么我们自然可以首先把水生动物的涡流融合概念和机制引入昆虫飞行研究中来。
既然我们对飞机的边条涡或翼尖涡等“三维涡效应”的印象向来不佳,其旋转轴大约与机翼平行并向后方拖离扩散,其产生的阻力让人怀疑昆虫飞行的效率,所以我们马上把眼光放在“二维涡效应”上,而我们也可以从“二维涡效应”上得到足够的升力,其旋转轴是大约与机翼垂直,其在粗略外形上与鱼尾后的两个涡流的形式很相似,也许可以相碰撞融合形成高压射流,得到推力。所以一个基本的昆虫涡流飞行理论的框架就可以形成了,即是以两个“二维涡”得到升力和推力!
有了基本理论就可以指导实践了,接下去就是从整体出发,通过设想和推理为无数可能的个体留出空位,再经过实践找出并确定这些特点突出的个体,进行对号入座,其中我们要反复考察整体与个体、个体与个体之间的关系,才能得出正确的结论。
比如实验告诉我们,昆虫振翅不但可以生成“二维”的“前缘涡”,也有“三维”的“翼尖涡”,目前的争论在于究竟是“二维涡效应”还是“三维涡效应”占主要地位,大多数是推荐“二维涡效应”,但也有一个不可忽略的声音是“翼尖涡”有可能与“前缘涡”相互作用。我们知道左右两个“二维”的“前缘涡”在外形、位置、相对旋转的方向上都与鱼尾后的两个配对涡流很相似,完全可以用于相碰撞融合形成高压射流,得到推力。所以我们当然要以“二维涡效应”为主,但另一方面,“三维”的“翼尖涡”的出现也不能忽视,因为如果昆虫让“翼尖涡”自由扩散,就肯定得不到现在的高效率。事实上实验中发现,“前缘涡”是最先出现的,“翼尖涡”后出现,而一开始时“翼尖涡”与“前缘涡”在旋转方向和转轴上都可以比较接近。那么我们可以断定,当“前缘涡”即将消散时,“翼尖涡”向翅上方翻卷上来,参与并加强了“前缘涡”,然后形成混合的涡流。可以想得出,这是一个由完全的“二维效应”向完全的“三维效应”逐渐演化的过程。
既然我们已经确定昆虫的涡流最终是要产生融合作用的,就得考虑涡流融合的具体情况和时机,进一步可以想得出,只有当昆虫翅膀后拍时将两个相邻的涡流向中间挤压才能产生碰撞和融合,那么就得考虑翅膀的位置、形状、速度同涡流之间的相互气动影响。
实验告诉我们,昆虫翅膀后拍时,其前缘向后扭转的前后时机决定了昆虫得到更大的升力或更大的推力。可以这样想,其前缘向后扭转的前后时机决定了昆虫涡流融合的时机和翅膀变形所能承受高压力的具体部分和位置。确实有些种类的昆虫的翅膀在后拍时呈现出明显的“V字形”或最后干脆相互合拢,这样就活生生提供了两个涡流受挤压然后相碰撞融合的证据。
既然完全的“三维效应”因其旋转轴是平行于翅面的,而如果这时翅膀垂直抬起呈“V字形”而将两个涡流向中间挤压相碰撞融合形成高压射流,那么很可能得到的是个强大的下降的力量,至于昆虫的下降是否真的是这种作用力我们暂时不知道,在这里也不好过多讨论,但我们已经知道,如果昆虫要得到大得多的升力和强大的推力,只能在涡流还是“二维”或还没有成为完全的“三维”状态时,将其相碰撞融合。
考虑到昆虫翅膀是主要的承受高压或低压的“面形体”,同时我们知道,相对于完全刚性的平面板,柔性曲面如“降落伞形面”可以更高效地承受压力,对各个方向的冲击流有更好的聚集和定向的作用,可有如同“火箭燃烧室和喷口”的冲压效应,另外可以防止高压流的滑移,特别是翅面上有“网格”结构,那么同时可以想得出这种“网格”结构是使柔性面受力后成为“伞形面”的保证,而不是过于柔软而无法一定形,当然“伞形面”也有一点“储存压力能”的作用啦。
从实验可知,昆虫翅膀向后拍时,其前缘向后扭转的时机或先后决定了昆虫是得到更大的升力或更大的推力,那么似乎可以推理出,翅膀前缘的扭转也与双翅抬起时呈“V字形”一道共同对两个涡流有挤压的作用,可使涡流相碰撞融合。而现在我们知道了翅膀的柔性形变可以对涡流碰撞融合后的冲压流有聚集和定向的作用,那么可以很顺利地推理和想像得到,如果翅膀前缘在后拍的早期就向后扭转,当然两个涡流相碰撞融合就比较早啦,而翅膀的柔性形变使得冲压流都一直集中在翅膀的前缘,这就形成升力为主的现象;而如果翅膀前缘在后拍的晚期才向后扭转,这时涡流相碰撞融合就比较晚啦,这时涡流因为“三维效应”向后拖,已经移动到翅膀的后缘啦,这时翅膀后缘就是冲压流集中的地方啦,所以就形成推力为主的现象嘛。不是吗?
另外昆虫翅膀的柔性形变呈“降落伞形面”的特性,使得翅膀在向前下拍时,翅膀后缘相对升高抬起,有“储存压力能”的作用,让“翼尖涡”向上翻起形成的时间略为延迟,刚好可以承接上“前缘涡”即将消散的关键时机,可以参与、保持和加强“二维效应”,虽然会最终向“三维效应”过渡。
这样我们就得出了昆虫涡流飞行的基本原理,可以对以后深层的实验和模拟提供了正确的指导。
在此可以看出“东西方科学思维”相结合的特别好玩!您动心了吗?
|
|