【百家大讲堂】第144期：昆虫飞行的动稳定性与控制及极小昆虫的飞行

　　讲座题目：昆虫飞行的动稳定性与控制及极小昆虫的飞行

　　报 告 人：孙茂(北京航空航天大学流体力学研究所所长)

　　时　 间：2018年11月27日(周二)18:30

　　地　 点：中关村校区研究生楼305

　　主办单位：研究生院、宇航学院

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【主讲人简介】

   孙茂,北京航空学院毕业（1978）、美国普林斯顿大学航空系博士（1983）、美国马里兰大学航空系博士后（1985）。1989年任北京航空航天大学教授、1993年任博士生导师。国家杰出青年基金获得者（1997），“长江学者”（2000）。长期从事动物飞行的生物力学研究，在昆虫飞行的空气动力学和飞行动力学领域做出了系统的创新成果。研究成果使人们对自然界飞行的认识取得重要进展；被用于昆虫比较生理学/神经生物学研究和微型飞行器研制。曾应邀在国际顶尖综述刊物《现代物理评论》上发表昆虫飞行力学的长篇综述论文。被著名刊物 JEB三次撰文介绍。2014以来连续入选爱斯维尔高引学者。获教育部自然科学一等奖、国家自然科学二等奖。

【讲座信息】

   分析昆虫飞行的动稳定性和可控性及相关的动力学和流体动力学机理，内容包括：(1)进行实验观测，建立昆虫的动力学模型; 推导了运动方程，其与流体力学方程一起，构成昆虫运动的基本方程组。(2)用Floquet理论分析了典型昆虫飞行的周期解稳定性，揭示了昆虫飞行存在两个不稳定模态，因而是动不稳定的。因特征方程无纯虚根，线化理论得到的“飞行是动不稳定的”的结论适用于非线性系统。(3)将运动方程在小时间尺度上平均，周期解的稳定性问题变为平衡点的稳定性问题;导出了特征值的近似解析表达式，清楚地解释了各特征模态的物理成因。（4）进行实验观测，确定了昆虫的控制变量; 在运动方程中加入表示控制力和力矩的项；用模态分析方法研究了飞行的可控性问题，结果表明：飞行虽然是动不稳定的，但是可控的。另外，介绍我们最近关于极小昆虫的运动和力学的新发现