發(fā)布時(shí)間：2017-05-18 19:17

  本文關(guān)鍵詞：基于水下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)流場(chǎng)信息的仿生探測(cè)原理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：魚類具有獨(dú)特的水下感知方式，通過其側(cè)線器官可以利用水介質(zhì)的流動(dòng)信息進(jìn)行環(huán)境感知與探測(cè)，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜流體環(huán)境中的獵物追蹤、目標(biāo)識(shí)別等功能。該原理為水下探測(cè)技術(shù)提供了新的發(fā)展思路。本文以魚類側(cè)線感知原理為基礎(chǔ)，探索以運(yùn)動(dòng)目標(biāo)繞流場(chǎng)為信息源的目標(biāo)探測(cè)機(jī)理。通過分析目標(biāo)繞流場(chǎng)特征與目標(biāo)參量（尺度、形狀、位置、速度等）之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立了一種新穎的水下感知算法。 首先，本文系統(tǒng)梳理了國(guó)內(nèi)外魚類側(cè)線的生物結(jié)構(gòu)研究、功能機(jī)理研究及仿生工程研究的成果，提出了以運(yùn)動(dòng)體繞流場(chǎng)為分析對(duì)象的等效分析模型，并介紹了繞流場(chǎng)分析中所涉及的相關(guān)理論。 其次，基于所建立的等效分析模型，進(jìn)行了系統(tǒng)的仿真研究，初步揭示出水中運(yùn)動(dòng)體目標(biāo)特性與運(yùn)動(dòng)體繞流場(chǎng)特征規(guī)律之間的關(guān)聯(lián)性，即運(yùn)動(dòng)體目標(biāo)特性對(duì)壓力曲線的峰值、谷值、斜率等信息具有不同的影響規(guī)律。其中流場(chǎng)特征規(guī)律與目標(biāo)速度、長(zhǎng)度參量具有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系，但其他流場(chǎng)信息表現(xiàn)為目標(biāo)長(zhǎng)度、半徑、探距特征參量集的耦合效應(yīng)，需進(jìn)一步的解耦研究。 最終，利用仿真研究結(jié)果，對(duì)目標(biāo)特征參量集耦合作用下的繞流場(chǎng)信息進(jìn)行解耦分析，分別揭示了長(zhǎng)徑比、探距與半徑比對(duì)繞流場(chǎng)信息的影響規(guī)律；基于勢(shì)流理論，進(jìn)行了球頭圓柱體頭部繞流場(chǎng)規(guī)律的理論推導(dǎo)，獲得了探距與半徑比對(duì)測(cè)點(diǎn)壓力的影響規(guī)律。在對(duì)仿生魚類側(cè)線對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)周圍繞流場(chǎng)中物理信息的解析方式、目標(biāo)特征參量集對(duì)繞流物理場(chǎng)的影響規(guī)律以及目標(biāo)特征與物理場(chǎng)信息關(guān)聯(lián)規(guī)律等問題初步探索的基礎(chǔ)上，提出了一種利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)自身繞流場(chǎng)信息感知運(yùn)動(dòng)目標(biāo)并解析其特征參量（尺度、形狀、位置、速度等）的方法。 本文基于新型的水下感知原理，論證了利用水下運(yùn)動(dòng)體繞流場(chǎng)信息進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)是可行的，為基于魚類側(cè)線的仿生探測(cè)工程研究奠定了初步的理論基礎(chǔ)和依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：魚類側(cè)線 仿生探測(cè) 水下感知 繞流場(chǎng) 勢(shì)流理論
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB17;P715.5;U674.70
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-21
• 1.2.1 魚類側(cè)線系統(tǒng)相關(guān)概述12-13
• 1.2.2 魚類側(cè)線生物學(xué)研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.3 魚類側(cè)線仿生工程研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.4 運(yùn)動(dòng)體繞流水壓場(chǎng)應(yīng)用研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容21-23
• 第2章 仿生魚側(cè)線模型及理論分析23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 魚類側(cè)線生物結(jié)構(gòu)與功能分析23-27
• 2.2.1 魚類側(cè)線生物結(jié)構(gòu)23-26
• 2.2.2 生物側(cè)線系統(tǒng)的功能分析26-27
• 2.3 魚類側(cè)線生物模型介紹27-30
• 2.3.1 側(cè)線探測(cè)振動(dòng)源模型27-28
• 2.3.2 側(cè)線探測(cè)尾渦流模型28-29
• 2.3.3 側(cè)線探測(cè)速度場(chǎng)模型29-30
• 2.3.4 側(cè)線探測(cè)壓力場(chǎng)模型30
• 2.4 魚類側(cè)線模型選取和問題描述30-36
• 2.4.1 側(cè)線模型中鈍體繞流問題研究31-32
• 2.4.2 勢(shì)流理論在側(cè)線模型中的應(yīng)用32-34
• 2.4.3 側(cè)線模型中邊界層和流動(dòng)分離問題34-35
• 2.4.4 本文理論模型的描述35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第3章 仿魚側(cè)線模型和仿真研究37-63
• 3.1 引言37
• 3.2 仿真模型的建立37-39
• 3.2.1 計(jì)算流域與工況設(shè)計(jì)37-38
• 3.2.2 網(wǎng)格的劃分生成38-39
• 3.2.3 物理模型設(shè)定與邊界條件選取39
• 3.3 球頭圓柱體物理場(chǎng)規(guī)律分析39-43
• 3.3.1 球頭圓柱體周圍速度場(chǎng)規(guī)律分析39-41
• 3.3.2 球頭圓柱體周圍壓力場(chǎng)規(guī)律分析41
• 3.3.3 球頭圓柱體流場(chǎng)特征規(guī)律分析41-43
• 3.4 球頭圓柱體特征參數(shù)關(guān)系分析43-62
• 3.4.1 速度參量對(duì)壓力場(chǎng)影響規(guī)律分析43-45
• 3.4.2 長(zhǎng)度參量對(duì)壓力場(chǎng)影響規(guī)律分析45-49
• 3.4.3 探距參量對(duì)壓力場(chǎng)影響規(guī)律分析49-51
• 3.4.4 半徑參量對(duì)壓力場(chǎng)影響規(guī)律分析51-54
• 3.4.5 多參量耦合情況下壓力場(chǎng)影響規(guī)律分析54-62
• 3.5 本章小結(jié)62-63
• 第4章 圓柱體幾何參量耦合關(guān)系分析63-80
• 4.1 引言63
• 4.2 長(zhǎng)徑比耦合關(guān)系分析63-70
• 4.2.1 小長(zhǎng)徑比下壓力特征分布64-65
• 4.2.2 大長(zhǎng)徑比下壓力特征分布65-66
• 4.2.3 長(zhǎng)徑比影響規(guī)律分析66-70
• 4.3 探距和半徑耦合關(guān)系分析70-76
• 4.3.1 探距和半徑小比例下物理場(chǎng)規(guī)律分析70-71
• 4.3.2 探距和半徑大比例下物理場(chǎng)規(guī)律分析71-74
• 4.3.3 探距和半徑耦合關(guān)系理論分析74-76
• 4.4 物理場(chǎng)規(guī)律解析目標(biāo)特性方法分析76-78
• 4.5 本章小結(jié)78-80
• 結(jié)論80-82
• （一）研究成果80-81
• （二）主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新點(diǎn)81
• （三）未來工作展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單86-87
• 致謝87

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于水下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)流場(chǎng)信息的仿生探測(cè)原理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：376946