本文關(guān)鍵詞：仿鯉魚(yú)機(jī)器魚(yú)推進(jìn)性能的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：研究和模仿魚(yú)類(lèi)運(yùn)動(dòng),從而制造出可以在海洋中高效穿梭的航行器,是人類(lèi)開(kāi)發(fā)和利用海洋的一個(gè)重要手段。本文以鯉魚(yú)為原型,設(shè)計(jì)制造了一條可實(shí)現(xiàn)大角度S型擺動(dòng),外形逼真的仿生機(jī)器魚(yú),并測(cè)試了該機(jī)器魚(yú)可承受的運(yùn)動(dòng)參數(shù)范圍。以其為實(shí)驗(yàn)平臺(tái),實(shí)驗(yàn)研究了剛性、彈性的圓尾、鯉魚(yú)尾、金槍魚(yú)尾的系泊推進(jìn)力,比較了不同形狀的剛、彈性尾鰭的推進(jìn)性能。研究發(fā)現(xiàn)彈性尾鰭讓機(jī)器魚(yú)的平均推力隨振幅和頻率的變化更平穩(wěn)；在擺動(dòng)頻率處于中高段時(shí),展弦比較大的尾鰭剛性比彈性能產(chǎn)生更大的推力；展弦比較小的尾鰭,彈性比剛性能產(chǎn)生更大的推力。運(yùn)用FLUENT動(dòng)網(wǎng)格模塊,編寫(xiě)UDF,對(duì)機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)及其流場(chǎng)進(jìn)行了二維數(shù)值模擬研究,得到升阻力系數(shù)隨運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變化規(guī)律,與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)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(yú)體自推進(jìn)速度,從而驗(yàn)證了機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)工況設(shè)計(jì)的合理性。對(duì)兩種展弦比的尾鰭在兩種尾鰭運(yùn)動(dòng)方式下的流場(chǎng)進(jìn)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(dāng)工況和運(yùn)動(dòng)方式相同時(shí),金槍魚(yú)尾產(chǎn)生的側(cè)向力峰值和平均值更小,阻升比更大,因此可以實(shí)現(xiàn)更平穩(wěn)的推進(jìn)和更高的效率。本文的研究成果為實(shí)驗(yàn)室的仿生推進(jìn)研究與后續(xù)機(jī)器魚(yú)的研制打下了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：仿生機(jī)器魚(yú) 系泊測(cè)力 FLUENT動(dòng)網(wǎng)格 UDF 尾鰭運(yùn)動(dòng)方式
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 仿生機(jī)器魚(yú)的研究意義及現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 仿生機(jī)器魚(yú)的研究意義11
• 1.2.2 有仿生機(jī)器魚(yú)的介紹11-15
• 1.3 魚(yú)游推進(jìn)機(jī)理研究進(jìn)展15-17
• 1.3.1 魚(yú)游推進(jìn)理論模型15-16
• 1.3.2 尾鰭推進(jìn)性能研究進(jìn)展16-17
• 1.4 本論文的研究目標(biāo)及主要內(nèi)容17-19
• 1.4.1 本論文的研究目標(biāo)17-18
• 1.4.2 本論文的主要內(nèi)容18-19
• 第2章 仿生機(jī)器魚(yú)的設(shè)計(jì)及制作19-28
• 2.1 機(jī)器魚(yú)整體外形及零部件設(shè)計(jì)19-25
• 2.1.1 機(jī)器魚(yú)的整體設(shè)計(jì)19-20
• 2.1.2 機(jī)器魚(yú)頭部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-21
• 2.1.3 機(jī)器魚(yú)尾部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21-23
• 2.1.4 機(jī)器魚(yú)尾鰭設(shè)計(jì)23-24
• 2.1.5 機(jī)器魚(yú)裝配及密封設(shè)計(jì)24-25
• 2.2 機(jī)器魚(yú)擺動(dòng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)25-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第3章 仿生機(jī)器魚(yú)的推力性能實(shí)驗(yàn)研究28-45
• 3.1 機(jī)器魚(yú)波動(dòng)運(yùn)動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)28-30
• 3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)30-35
• 3.2.1 工況設(shè)計(jì)30-33
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法33-35
• 3.3 機(jī)器魚(yú)推進(jìn)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果35-44
• 3.3.1 剛性尾鰭機(jī)器魚(yú)推力實(shí)驗(yàn)結(jié)果35-39
• 3.3.2 彈性尾鰭機(jī)器魚(yú)推力實(shí)驗(yàn)結(jié)果39-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 仿生機(jī)器魚(yú)推進(jìn)性能二維數(shù)值模擬研究45-69
• 4.1 數(shù)值方法45-47
• 4.1.1 基本控制方程45
• 4.1.2 FLUENT軟件簡(jiǎn)介45-46
• 4.1.3 動(dòng)網(wǎng)格簡(jiǎn)介46-47
• 4.2 二維機(jī)器魚(yú)的數(shù)值計(jì)算模型47-56
• 4.2.1 魚(yú)體運(yùn)動(dòng)的給定48-52
• 4.2.2 計(jì)算區(qū)域驗(yàn)證52-54
• 4.2.3 網(wǎng)格驗(yàn)證54-56
• 4.3 數(shù)值模擬結(jié)果及分析56-68
• 4.3.1 系泊狀態(tài)的數(shù)值模擬結(jié)果58-66
• 4.3.2 來(lái)流狀態(tài)數(shù)值模擬結(jié)果66-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第5章 尾鰭拍動(dòng)的三維數(shù)值模擬研究69-77
• 5.1 網(wǎng)格及方法69
• 5.2 數(shù)值模擬結(jié)果及分析69-75
• 5.2.1 數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比70-73
• 5.2.2 兩種尾鰭運(yùn)動(dòng)方式推進(jìn)性能對(duì)比73-75
• 5.3 本章小結(jié)75-77
• 第6章 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 總結(jié)77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文和成果83-84
• 作者簡(jiǎn)介84

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8 申功p，

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