仿魚推進(jìn)復(fù)合翼水動(dòng)力學(xué)仿真研究.pdf

1、自主式水下推進(jìn)器在海洋生物考察，海底探測等方面具有很高的應(yīng)用價(jià)值，傳統(tǒng)的水下推進(jìn)器采用螺旋槳和葉輪原理，存在機(jī)械效率低，機(jī)動(dòng)性差等缺點(diǎn)。隨著仿生學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家通過對采用魚類游動(dòng)機(jī)理的推進(jìn)器的研究，發(fā)現(xiàn)其在一定程度上可以解決傳統(tǒng)推進(jìn)器存在的問題，因此，對仿魚推進(jìn)器的研究成為目前仿生學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　本課題依托機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研究課題“魚體利用流場能量的推進(jìn)行為及新型仿魚機(jī)器人的研究”，對仿魚推進(jìn)器利用流

2、場能量提高自身的推進(jìn)性能進(jìn)行了研究。
　　科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，魚類在游動(dòng)的過程中能夠從周圍的流場中獲取能量以提高自身的游動(dòng)性能。本文在此研究的基礎(chǔ)上，對仿魚推進(jìn)器的復(fù)合翼在拍動(dòng)過程中合理利用流場的能量，以提高推進(jìn)性能作了研究。
　　首先，建立了以金槍魚尾鰭為模型的新月形拍動(dòng)翼，并對其運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行了仿真。然后在 Fluent軟件下對新月形拍動(dòng)翼進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，分析了拍動(dòng)翼的各個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)對其推進(jìn)力和推進(jìn)效率的影響，并對拍動(dòng)翼的流場結(jié)構(gòu)進(jìn)

3、行了研究。確定出拍動(dòng)翼高性能推進(jìn)的參數(shù)范圍，為復(fù)合翼推進(jìn)的研究奠定基礎(chǔ)。
　　在復(fù)合翼推進(jìn)器的研究中，本文建立了串聯(lián)結(jié)構(gòu)的拍動(dòng)翼，通過改變拍動(dòng)翼之間的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和其相對位置關(guān)系，使后拍動(dòng)翼能夠在前拍動(dòng)翼的流場中獲取能量，很大程度上提高了復(fù)合翼推進(jìn)器的推進(jìn)性能。
　　本文通過計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬的方法，研究了新月形拍動(dòng)翼在推進(jìn)過程中產(chǎn)生的流場結(jié)構(gòu)，并通過對復(fù)合拍動(dòng)翼在推進(jìn)過程中獲取流場能量的方法研究，提高了推進(jìn)器的推進(jìn)性能，為研制