【摘要】：在海洋開發(fā)日益重要的現(xiàn)在,水下航行器給人類帶來了巨大的利益,并逐漸得到了各個國家的重視。其中仿生機器海豚的研制更是熱門研究內(nèi)容之一。這緣于海豚擁有極佳的游動能力。人類希望通過研究海豚能進一步提高航行器的水動力性能。早期研究認為海豚有特殊的減阻機制,但是近些年的研究表明,海豚并不存在特殊的減阻機制,海豚能夠如此高速游動主要在于其擺尾能夠產(chǎn)生巨大的推力,從而支撐其持續(xù)的高速游動。本文以文獻中某一海豚為原型,通過數(shù)值仿真方法結(jié)合網(wǎng)格變形技術(shù)對海豚的擺尾推進性能進行研究。主要做了以下工作:1.對擺尾推進的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、研究目的和意義進行了闡述,提出了論文的研究方法和主要內(nèi)容;2.通過仿真計算海豚阻力以及系柱情況下的擺尾推力大小,仿真計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)以及相關(guān)文獻結(jié)果進行對比,兩者吻合較好,驗證了數(shù)值計算方法的可行性,為后文的研究打下了堅實的基礎(chǔ);3.研究海豚身體擺動部分與尾鰭之間的相位差對推進性能的影響,并且參考了類推進效率的概念,采用類推進效率來評估自推進物體的推進效率,計算結(jié)果表明海豚身體擺動部分與尾鰭的相位差為90°時,推進效率最高,并且分析了其產(chǎn)生的原因;4.研究了斯特勞哈爾數(shù)對推進性能的影響,計算結(jié)果表明斯特勞哈爾數(shù)在0.25-0.4之間時,推進效率變化不大,這與文獻觀察結(jié)果基本一致。論文最后研究了多級變形即主體變形加上尾鰭的主動弦向變形對推進性能的影響,計算結(jié)果表明適當(dāng)?shù)奈馋捪蚁蜃冃慰梢杂行г黾油七M效率。論文采用數(shù)學(xué)公式描述了海豚擺尾形狀變化,并結(jié)合網(wǎng)格變形技術(shù),用數(shù)值方法研究海豚擺尾推進性能。采用類推進效率的概念來評估自推進物體的推進效率。結(jié)果表明尾鰭的主動變形可有效增加推進效率,并為擺尾仿生推進器的設(shè)計提供了理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U674.941
【圖文】：

運動形式與鰻鱺模式相同；尾鰭擺動模型最為獨特，通過該進的魚類尾鰭往往具有很大的剛性，不再具有波動推進的特征。海豚的推于第三種尾鰭擺動模式，它的月牙尾在擺尾過程中幾乎沒有形變，尾部擺了波動推進的特征。此外海豚尾部截面在運動方向上呈梭型，月牙尾與尾分呈細條狀，因此前進所需的有效推力幾乎全來自于月牙尾的拍動。逡逑ＩＴ［１４＿１５］曾對拍動翼的推進性能做過一系列試驗。在試驗中，拍動翼做升沉和，試驗中的變量為拍動翼的Ｓｔ，試驗證明，Ｓｔ對拍動翼的效率影響巨大，點出現(xiàn)在Ｓｔ為０．２５左右。同時該課題組還通過理論計算提出了邋Ｓｔ的最佳０．２５－０．３５之間。逡逑有說服力的報道來自于Ｒ0ｈｒ［１６］等人在上世紀末做出的一份海豚游動報告。際觀測了海豚游動時的Ｓｔ，并給出Ｓｔ與Ｒｅ的散點圖，圖中大多數(shù)的點落－０．４范圍內(nèi)，并與雷諾數(shù)無關(guān)，再次證明在海豚游動中Ｓｔ數(shù)一定對應(yīng)著相關(guān)能，兩者存在著某種必然的聯(lián)系。逡逑０＾１邐—邐邐邐邐邐逡逑

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【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號：2719207