Study of the wake around an actuated deformable wing

This thesis provides an accurate description of the experiments conducted to study flapping wings in the context of Micro Air Vehicles (MAVs). The study begins with a theoretical introduction, which recalls the concepts of unsteady aerodynamics governing this type of motion. Subsequently, the practical aspects are illustrated, with a substantial part devoted to reproducing motion within the experimental chamber. The laws of motion, which were formulated based on a previous numerical analysis, are necessary to validate the theoretical simulation using the data acquired by Particle Image Velocimetry. The second section, which mainly focuses on the wing structure, presents the use of piezoelectric actuators (Micro Fiber Composites) to adjust deformability and bending. An extensive test procedure was conducted for these actuators to characterize their movement with both variable and constant voltage signals. The final part of this section also includes a brief description of the implementation of piezoelectric actuators on the wing. The aim is to obtain initial evaluations of the achieved behaviour.

Questa tesi fornisce una descrizione accurata degli esperimenti condotti per studiare le ali battenti nel contesto dei Micro Air Vehicles (MAV). La ricerca prevede inizialmente un’introduzione teorica in cui vengono richiamati i concetti di aerodinamica instazionaria che governano questo tipo di moto. Successivamente vengono illustrati gli aspetti pratici con una consistente parte destinata alla riproduzione del movimento all’interno della camera di sperimentazione. Le leggi del moto, formulate sulla base di una precedente analisi numerica, risultano necessarie per validare la simulazione teorica, grazie ai dati acquisiti tramite Particle Image Velocimetry. La seconda sezione, focalizzata principalmente sulla struttura dell’ala, presenta l’utilizzo di attuatori piezoelettrici (Micro Fiber Composites) per regolarne la deformabilità e la flessione. Una approfondita procedura di test per questi attuatori ha consentito di caratterizzarne il loro movimento sia con segnali a tensione variabile che con segnali a tensione costante. Nella parte conclusiva di questa sezione viene inoltre descritta una breve implementazione dei piezoelettrici sull’ala, mirata a ottenere delle prime valutazioni sul comportamento conseguito.