仿生柔性擺動尾鰭的性能研究.pdf

1、魚類在水下游動時，除了主動發(fā)生變形外，還會因為受到外力而導(dǎo)致一定程度的被動變形，這種變形能明顯地影響水動力性能，推力和效率變化尤為顯著。所以柔性尾鰭的研究應(yīng)得到足夠的重視，有必要進行深入地研究。本文研究的是尾鰭在來流中擺動所產(chǎn)生的變形，考慮流體壓力和結(jié)構(gòu)變形耦合作用是研究柔性尾鰭變形的重點。
　　本文首先通過面元法來研究剛性尾鰭的定常水動力性能，根據(jù)無界流中水翼繞流條件建立積分方程，應(yīng)用 Newton-Raphson迭代整個過程以

2、滿足壓力庫塔條件，同時將泰勒展開邊界元法用于計算該水翼的表面速度，結(jié)果與柳澤插值法進行對比。兩種方法計算得到的速度分布在水翼中部相似，而在水翼的前緣和尾緣處略有差異。
　　其次，研究擺動尾鰭的水動力特性，針對二維水翼，討論了運動參數(shù)對性能的影響，并與實驗值進行了對比，吻合較好；對三維擺動水翼繞流特性做了定性分析，討論了其弦向和展向的水動力特性；將水翼提升到尾鰭，針對不同尾鰭形狀分析水動力特性?？芍?，月牙形擺動尾鰭的推進效果較好。<

3、br>　　再次，基于剛性尾鰭，賦予尾鰭特定形式的弦向變形，深入探討了柔性擺動尾鰭的水動力性能。在各變形模式中，懸臂梁非均勻載荷變形時較為符合實際魚尾擺動情況。在該變形模式下，變形控制參數(shù)δ=0.05、φ=90°以及在距后緣1/4弦長處發(fā)生變形時性能較好。柔性尾鰭顯示出了一定的優(yōu)越性。
　　最后，考慮流體和結(jié)構(gòu)的相互作用，對柔性擺動尾鰭進行流固耦合分析。在面元法的基礎(chǔ)上給出了一種流固耦合計算方法，分析了來流中擺動尾鰭的穩(wěn)定性和誘導(dǎo)變