黑脉金斑蝶和凤蝶的翅膀结构是航空航天设计的奇迹

该项目采用ANSYS Fluent研究流体流动。工程师进行了纳维叶－斯托克斯方程的全3D非稳定直接数值仿真（DNS），以完整获取翅膀运动所产生流体的所有结构。选择用于仿真的计算机是64位Intel® Core i7-2600 CPU，3.4GHz，8个处理器，16GB 的RAM。

凤蝶与黑脉金斑蝶

两种蝴蝶并排流线对比：等距正视图

两种蝴蝶并排流线对比：3D顶视图

向前飞行运动的结果发现大同小异，其主要区别是前缘涡环是倾斜的。研究人员观察到后续涡流形成模式也存在差异。对于向前飞行，垂直涡环由于向前运动造成的对流而快速向后移动。在拍击底部，翅膀会发散向下和向后运动的水平涡环。与悬停飞行不同 – 其中水平环与垂直环融合并且附着到后翼的边缘周围；在迁移飞行中，翅膀在拍击底部的减速伴随涡环发散。在离开翅膀之后，水平涡环向下和向后移动。

两种蝴蝶涡流结构的并排对比：等距正视图

两种蝴蝶涡流结构的并排对比：等距下视图

凤蝶在两种飞行条件下的空气动力学与黑脉金斑蝶类似。主要前缘涡同样是沿翅膀前缘发散。气流经过拍动的翅膀之间的间隙沿垂直涡环的轴线运动。最有趣的研究结果是飘带对飞行期间产生的流体结构造成的巨大影响。凤蝶后翼下部转角的飘带可以在飘带边缘附近产生马蹄状附加涡流。尾流由于这些附加马蹄涡流而对齐，从而提高凤蝶飞行的稳定性。