In tip-reversal upstrokes of bird flight, primary feathers twist individually, separate from each other, and make gaps between them. Although this behavior was reported to allow individual feathers to function as individual airfoils, lift contribution of each feather in tip-reversal upstrokes and interaction of flow around feathers with gaps still remain unclear. To elucidate aerodynamic characteristics of each feather in tip-reversal upstrokes, we model feathers as collective plates and conduct numerical simulation at Reynolds number ($U_{\infty}t/c$) = 100. The angle of attack of the collective plates $\alpha$ is fixed at 90°, and the gap distance $d/c$ and the angle of attack of each plate $\theta$ are varied. Lift of the plates increases from the bottom plate to the top one. At high angle of attack of each plate, lift coefficient of the collective plates are higher than those of a single plate. The model can be used for micro air vehicle or nano air vehicle in that collective plates can have better aerodynamic performance than that of a single plate in terms of the lift. In addition, this study can give insights into understanding the principles of active flow control using multi-body system for the purpose of enhancing maneuverability.
새의 비행 중 팁리버설 업스트로크에서 일차 깃털이 회전하며 서로 분리되어 깃털 사이에 틈을 형성한다. 이런 행동이 각각의 깃털을 개별적인 에어포일의 역할을 하게 한다고 알려졌지만 팁리버설 업스트로크에서 틈이 있는 깃털 주변 유동의 상호작용과 각 깃털의 양력에 대한 기여는 아직 명확한 이해가 부족하다. 팁리버설 업스트로크에서 각 깃털의 공기역학적 특징을 설명하기 위하여 깃털을 집단 평판으로 본뜨고 레이놀즈 수 100에 대해서 수치해석을 수행했다. 집단 평판의 받음각은 $90^\circ$로 고정하고, 틈 간격과 각 평판의 받음각을 변수로 연구를 수행했다. 그 결과 전체적으로 아래에 있는 평판보다 위에 있는 평판에서 더 큰 양력이 발생했다. 그리고 높은 각 평판의 받음각에서 집단 평판의 양력 계수가 단일 평판의 양력 계수보다 더 높게 관측되었다. 집단 평판이 양력 관점에서 더 나은 공력학적 성능을 보인다는 점에서 집단 평판은 마이크로 에어 비히클이나 나노 에어 비히클에 활용될 수 있다. 게다가, 이 연구는 기동성 향상을 목적으로 다중 물체 시스템을 사용하는 능동 유동 제어의 원리를 이해하기 위한 통찰력을 제공한다.
