仿鯉魚機器魚推進性能的實驗與數(shù)值模擬研究.pdf

1、研究和模仿魚類運動，從而制造出可以在海洋中高效穿梭的航行器，是人類開發(fā)和利用海洋的一個重要手段。本文以鯉魚為原型，設(shè)計制造了一條可實現(xiàn)大角度S型擺動，外形逼真的仿生機器魚，并測試了該機器魚可承受的運動參數(shù)范圍。以其為實驗平臺，實驗研究了剛性、彈性的圓尾、鯉魚尾、金槍魚尾的系泊推進力，比較了不同形狀的剛、彈性尾鰭的推進性能。研究發(fā)現(xiàn)彈性尾鰭讓機器魚的平均推力隨振幅和頻率的變化更平穩(wěn);在擺動頻率處于中高段時，展弦比較大的尾鰭剛性比彈性能產(chǎn)生

2、更大的推力;展弦比較小的尾鰭，彈性比剛性能產(chǎn)生更大的推力。運用FLUENT動網(wǎng)格模塊，編寫UDF，對機器魚運動及其流場進行了二維數(shù)值模擬研究，得到升阻力系數(shù)隨運動參數(shù)的變化規(guī)律，與實驗值進行了比較;分析了尾流渦街、壓力云圖;間接得到特定工況下魚體自推進速度，從而驗證了機器魚運動工況設(shè)計的合理性。對兩種展弦比的尾鰭在兩種尾鰭運動方式下的流場進行了三維數(shù)值模擬研究，得到了推力、側(cè)向力、阻升比的差異。研究表明，當工況和運動方式相同時，金槍魚尾