基于Weis-Fogh效應(yīng)的擺動(dòng)翼水動(dòng)力性能研究.pdf

1、近年來，隨著仿生學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用成為熱點(diǎn)問題，船用仿生推進(jìn)器受到越來越多的研究和關(guān)注，對于推進(jìn)器的仿生也不再局限于對水中生物的游動(dòng)方式和軀體構(gòu)造上的模仿，也將研究的目光投向了有翼昆蟲類的飛行原理上。Weis-Fogh機(jī)構(gòu)就是一種模擬昆蟲飛行并可以應(yīng)用于船舶推進(jìn)器的仿生機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的升力機(jī)理與螺旋槳不同，由于其可瞬間獲得高升力的機(jī)理和良好的機(jī)動(dòng)性而引起了廣泛的關(guān)注。因此，對Weis-Fogh機(jī)構(gòu)進(jìn)行理論研究，分析其流體動(dòng)力特性，對新型仿生推

2、進(jìn)器的開發(fā)和應(yīng)用具有重要意義。
　　本文設(shè)計(jì)了一種仿 Weis-Fogh機(jī)構(gòu)的推進(jìn)裝置——WF水翼，以擺動(dòng)機(jī)翼和擋板組成。利用CFD方法計(jì)算它的水動(dòng)力性能并進(jìn)行分析。
　　首先，利用Gambit軟件建立WF水翼的物理模型，使用NACA0012作為擺動(dòng)翼的翼型，采用結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格兩種形式對計(jì)算流域進(jìn)行劃分。采用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，利用Fluent軟件對模型進(jìn)行計(jì)算，分析其水動(dòng)力性能，包括WF水翼周圍的壓力分布和尾渦情況。分析各運(yùn)動(dòng)參

3、數(shù)對WF水翼推進(jìn)性能的影響。同時(shí)驗(yàn)證計(jì)算方法的可行性。
　　其次，對相同運(yùn)動(dòng)規(guī)律的普通擺動(dòng)翼進(jìn)行數(shù)值模擬，并與WF水翼的推進(jìn)性能作對比分析。通過對 WF水翼和無擋板的擺動(dòng)翼的流場壓力圖及渦量圖的分析，確定WF水翼在運(yùn)動(dòng)過程中確實(shí)存在一種類似Weis-Fogh機(jī)構(gòu)的效應(yīng)，并分析其對WF水翼推進(jìn)性能的影響。
　　最后，數(shù)值模擬船后雙WF水翼對擺時(shí)的流場情況，計(jì)算水動(dòng)力性能并與無船時(shí)進(jìn)行對比，分析有船和無船時(shí)的壓力分布和尾渦情況，