發(fā)布時間：2021-11-05 22:47

　　在認知機器人設計中,觸覺傳感系統(tǒng)因其穩(wěn)定性收到廣泛的應用。目前,觸覺傳感器的設計靈感多來自于哺乳動物的胡須。海豹胡須在獵物尾跡的中會產生劇烈振動,這種特性使其成為水下傳感器設計靈感的主要來源。本文結合國內外海豹胡須相關研究的成果,通過對不同海豹胡須流場的計算,研究胡須在流場中受到的作用,從而解釋海豹胡須的探測原理,并為海豹胡須傳感器的設計提供理論指導。本文基于大渦模擬的數值方法,對不同工況下的海豹流場進行了計算,其中包括胡須在均勻來流和尾跡中的繞流場,以及不同攻角的胡須繞流場。通過胡須表面力以及繞流場特性分析胡須的運動響應。在均勻來流的情況下,對比分析了雷諾數Re=3000時的胡須和圓柱繞流場。計算結果表明,胡須表面升力和阻力系數的波動極小,脈動升力系數為圓柱的二十分之一。與圓柱繞流的二維特性不同,胡須周圍的壓力分布和速度分布隨著軸向位置的不同而發(fā)生改變,不同截面的邊界層脫落方向也不相同,這種不同步的渦脫落模式使胡須表面力的波動減小,從而抑制胡須的渦致振動。本文在攻角對于繞流場影響的研究中,計算了0°、30°、60°及90°四種攻角的胡須柱繞流場。隨著攻角的增大,胡須表面力的波動逐漸增... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

哺乳動物的胡須[1]

化劇烈的時間特性。由于DNS需要巨大的存儲空間和計算速度，目前它還不能應用于實際工程計算中，但大量的探索性工作仍在進行。圖2-1 湍流數值方法的分類2.2.2 大渦模擬為了模擬湍流流動，計算中必須使最大尺度和最小尺度渦都能夠得到求解。然而，目前能夠采用的計算網格的最小尺度仍比最小渦的尺度大許多。因此，目前只能放棄對全尺度范圍上渦的模擬，而只將比網格尺度大的湍流運動通過Navier-Stokes方程直接計算出來的，對于小尺度的渦對大尺度運動的影響則通過建立模型來模擬，從而形成了目前的大渦模擬。

此類振動很可能會成為傳感器的干擾信號，致振動問題，本章將計算胡須在均勻來流中從而分析胡須幾何構型對于渦致振動的影響。的研究，胡須的幾何建模尺寸如表 3-1 所示統(tǒng)的建模軟件無法生成，因此本文采用點坐，圓柱的特征長度和胡須的特征長度一致，均的計算模型時，兩者采用同樣的建模方法。.015 m 為基本尺度，采用無量綱化建模方式建環(huán)境的雷諾數范圍，計算 Re=3000 時胡須繞流

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]LARGE-EDDY SIMULATION OF FLOW AROUND CYLINDER ARRAYS AT A SUBCRITICAL REYNOLDS NUMBER[J]. LAM Kit.  Journal of Hydrodynamics. 2008(04)
[3]標量湍流的能量傳輸特性[J]. 方樂,崔桂香,許春曉,張兆順.  計算物理. 2006(06)
[4]大渦模擬理論進展及其在工程中的應用[J]. 王漢青,王志勇,寇廣孝.  流體機械. 2004(07)
[5]湍流大渦數值模擬進展[J]. 崔桂香,許春曉,張兆順.  空氣動力學學報. 2004(02)



本文編號：3478647