發(fā)布時(shí)間：2017-06-02 02:15

  本文關(guān)鍵詞：仿海龜水翼推進(jìn)性能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：仿生推進(jìn)是有別于傳統(tǒng)螺旋槳推進(jìn)的新型推進(jìn)方法，為豐富水下航行器推進(jìn)方式提供了新思路。海龜水翼推進(jìn)運(yùn)動(dòng)方式獨(dú)特，多肢協(xié)同姿態(tài)控制形式多樣，研究海龜水翼法仿生推進(jìn)技術(shù)，對(duì)探索水下新型驅(qū)動(dòng)方式，豐富和完善水下推進(jìn)技術(shù)具有重要意義和實(shí)用價(jià)值。本文從仿生水翼運(yùn)動(dòng)模式規(guī)劃，仿生水翼推進(jìn)性能分析及仿生水翼非定常流場(chǎng)數(shù)值模擬三方面進(jìn)行了水翼法仿生推進(jìn)技術(shù)的相關(guān)研究工作。 根據(jù)海龜水翼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果及海龜活體實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，從外部形態(tài)、肢體構(gòu)造及運(yùn)動(dòng)特性等方面對(duì)海龜進(jìn)行仿生研究。擬合仿生翼肢輪廓曲線，求解仿生翼肢的平均弦長(zhǎng)和展弦比等幾何特性參數(shù)。從水翼末端軌跡特征和揮拍旋轉(zhuǎn)時(shí)間比兩方面研究海龜水翼運(yùn)動(dòng)特性，為規(guī)劃水翼法仿生推進(jìn)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)提供仿生依據(jù)。 基于仿生水翼“位旋”、“拍旋”二自由度推進(jìn)裝置，建立“位旋”、“拍旋”交替的分段運(yùn)動(dòng)模式下仿生水翼的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。從水翼末端軌跡、周期推力、推進(jìn)效率以及仿生機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性等方面，計(jì)算分析分段運(yùn)動(dòng)模式下仿生水翼的推進(jìn)性能。通過計(jì)算結(jié)果與仿生機(jī)器人水池實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，對(duì)本文的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。 針對(duì)仿生水翼采用分段模式二自由度交替運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)構(gòu)利用不充分、產(chǎn)生推力不連續(xù)的問題，，提出一種“拍旋”、“位旋”耦合的運(yùn)動(dòng)方法。將不產(chǎn)生有效推力的“位旋”融合于“拍旋”中，使仿生水翼推力連續(xù)變化。從平均推力、推進(jìn)效率及仿生機(jī)器人的縱向運(yùn)動(dòng)特性等方面對(duì)比仿生水翼采用分段和耦合模式運(yùn)動(dòng)的推進(jìn)性能，驗(yàn)證耦合運(yùn)動(dòng)模式的有效性。分析運(yùn)動(dòng)周期、“位旋”幅值等耦合運(yùn)動(dòng)參數(shù)的改變對(duì)仿生水翼末端軌跡、周期推力和推進(jìn)效率等的影響，為優(yōu)化仿生水翼耦合運(yùn)動(dòng)參數(shù)提供理論基礎(chǔ)。 為了從流場(chǎng)變化的角度分析耦合運(yùn)動(dòng)仿生水翼產(chǎn)生推力的原因，對(duì)仿生水翼的非定常流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，分析流場(chǎng)的壓力分布和速度矢量分布的變化與仿生水翼推力變化的關(guān)系。提取仿生水翼正反翼面壓差最大時(shí)刻翼面壓力數(shù)據(jù)作為分布載荷，采用流固耦合技術(shù)分析仿生水翼的翼面變形及應(yīng)力分布，將翼面最大應(yīng)力與水翼材料的屈服極限進(jìn)行比較，驗(yàn)證了仿生水翼的強(qiáng)度。
【關(guān)鍵詞】：仿生推進(jìn) 運(yùn)動(dòng)模式 推進(jìn)性能 數(shù)值分析
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TB17;U664.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題研究的背景和意義11-12
• 1.2 水翼法仿生推進(jìn)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 水翼法仿生推進(jìn)載體14-17
• 1.4 課題來(lái)源及論文的主要內(nèi)容17-19
• 第2章 海龜水翼法推進(jìn)仿生研究19-29
• 2.1 海龜外部形態(tài)及肢體構(gòu)造19-22
• 2.1.1 海龜外部形態(tài)與運(yùn)動(dòng)特性19-20
• 2.1.2 海龜肢體骨骼結(jié)構(gòu)與形態(tài)特性20-22
• 2.2 海龜水翼運(yùn)動(dòng)特性22-27
• 2.2.1 海龜水翼推進(jìn)運(yùn)動(dòng)模式及力學(xué)機(jī)理22-24
• 2.2.2 海龜肢體協(xié)同動(dòng)作24-26
• 2.2.3 海龜水翼運(yùn)動(dòng)軌跡及周期特性26-27
• 2.3 水翼法仿生推進(jìn)裝置及仿生機(jī)器人27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 第3章 分段模式運(yùn)動(dòng)仿生水翼推進(jìn)性能分析29-57
• 3.1 仿生水翼運(yùn)動(dòng)學(xué)模型29-31
• 3.2 仿生水翼水動(dòng)力分析及仿生機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型31-37
• 3.2.1 水動(dòng)力分析的葉素理論法31
• 3.2.2 仿生水翼水動(dòng)力分析31-36
• 3.2.3 仿生機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型36-37
• 3.3 分段模式運(yùn)動(dòng)仿生水翼的推進(jìn)性能37-42
• 3.3.1 樣本運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)定37-38
• 3.3.2 仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性分析38-39
• 3.3.3 仿生水翼推力分析39-40
• 3.3.4 仿生水翼功率與效率分析40-42
• 3.4 仿生水翼推進(jìn)性能與運(yùn)動(dòng)參數(shù)關(guān)系分析42-52
• 3.4.1 仿生水翼翼尖軌跡與運(yùn)動(dòng)參數(shù)關(guān)系分析43-44
• 3.4.2 仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性與運(yùn)動(dòng)參數(shù)關(guān)系分析44-50
• 3.4.3 仿生水翼推力與運(yùn)動(dòng)參數(shù)關(guān)系分析50-51
• 3.4.4 仿生水翼推進(jìn)效率與運(yùn)動(dòng)參數(shù)關(guān)系分析51-52
• 3.5 仿生水翼推進(jìn)性能分析的載體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證52-56
• 3.6 本章小結(jié)56-57
• 第4章 耦合模式運(yùn)動(dòng)仿生水翼推進(jìn)性能分析57-75
• 4.1 仿生水翼的耦合運(yùn)動(dòng)及受力分析57-60
• 4.1.1 仿生水翼耦合運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型57-59
• 4.1.2 仿生水翼的水動(dòng)力分析59-60
• 4.2 耦合模式運(yùn)動(dòng)仿生水翼的推進(jìn)性能60-65
• 4.2.1 仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性分析60-61
• 4.2.2 仿生水翼推力分析61-62
• 4.2.3 仿生水翼功率與效率分析62-64
• 4.2.4 耦合運(yùn)動(dòng)模式與分段運(yùn)動(dòng)模式比較64-65
• 4.3 仿生水翼推進(jìn)性能與耦合運(yùn)動(dòng)參數(shù)關(guān)系分析65-73
• 4.3.1 仿生水翼翼尖軌跡與耦合運(yùn)動(dòng)參數(shù)關(guān)系分析65-66
• 4.3.2 仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性與耦合運(yùn)動(dòng)參數(shù)關(guān)系分析66-70
• 4.3.3 仿生水翼推力與耦合運(yùn)動(dòng)參數(shù)關(guān)系分析70-72
• 4.3.4 仿生水翼推進(jìn)效率與耦合運(yùn)動(dòng)參數(shù)關(guān)系分析72-73
• 4.4 本章小結(jié)73-75
• 第5章 仿生水翼推進(jìn)性能數(shù)值分析75-87
• 5.1 基于仿真軟件的數(shù)值分析方法75
• 5.2 慣性系下仿生水翼空間角速度75-77
• 5.3 仿生水翼繞流場(chǎng)的數(shù)值模擬過程77-79
• 5.4 仿生水翼的數(shù)值分析結(jié)果79-85
• 5.4.1 收斂性判斷79-80
• 5.4.2 仿生水翼繞流場(chǎng)結(jié)構(gòu)80-83
• 5.4.3 仿生水翼翼面壓力變化83-84
• 5.4.4 仿生水翼應(yīng)力及變形分析84-85
• 5.5 本章小結(jié)85-87
• 結(jié)論87-89
• 參考文獻(xiàn)89-96
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果96-97
• 致謝97

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 徐海軍;謝海斌;張代兵;;微小型水下機(jī)器人推進(jìn)方式的比較研究[J];兵工自動(dòng)化;2009年04期

2 張銘鈞;劉曉白;儲(chǔ)定慧;徐建安;郭紹波;;水翼法推進(jìn)機(jī)理及操縱技術(shù)研究[J];兵工學(xué)報(bào);2010年03期

3 文力;梁建宏;王田苗;宋永生;;基于續(xù)航能力的仿生水下航行器設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2008年03期

4 成巍 ,蘇玉民 ,秦再白 ,萬(wàn)磊 ,徐玉如;一種仿生水下機(jī)器人的研究進(jìn)展[J];船舶工程;2004年01期

5 宋保維;丁浩;黃橋高;吳文輝;朱崎峰;;仿生撲翼UUV的研究進(jìn)展及關(guān)鍵技術(shù)[J];火力與指揮控制;2011年04期

6 王振龍;李健;杭觀榮;王揚(yáng)威;;生物噴水推進(jìn)機(jī)理及其在仿生噴水推進(jìn)裝置中的應(yīng)用[J];機(jī)器人;2009年03期

7 張銘鈞;劉曉白;徐建安;儲(chǔ)定慧;閆娜;;海龜柔性前肢仿生推進(jìn)研究[J];機(jī)器人;2011年02期

8 徐海軍;潘存云;張代兵;謝海斌;;不同水下仿生推進(jìn)器性能影響的比較[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2010年01期

9 陳宏;竺長(zhǎng)安;尹協(xié)振;;機(jī)械胸鰭式仿生水下機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)特性研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2006年10期

10 余永亮,童秉綱,馬暉揚(yáng);昆蟲拍翼方式的非定常流動(dòng)物理再探討[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2005年03期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 陳宏;仿生機(jī)器魚巡游和機(jī)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

2 謝海斌;基于多波動(dòng)鰭推進(jìn)的仿生水下機(jī)器人設(shè)計(jì)、建模與控制[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

3 于凱;仿生推進(jìn)器的水動(dòng)力性能理論預(yù)報(bào)與實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

4 趙國(guó)如;基于多剛體逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)原理的人體運(yùn)動(dòng)測(cè)試技術(shù)及運(yùn)動(dòng)耦合特性研究[D];吉林大學(xué);2009年

5 肖天航;低雷諾數(shù)非定常流場(chǎng)的數(shù)值方法及其在微型飛行器上的應(yīng)用[D];南京航空航天大學(xué);2009年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 劉曉白;一種水下航行體的仿水翼法推進(jìn)技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

2 陳文科;基于CFD的拍動(dòng)翼推進(jìn)性能分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：仿海龜水翼推進(jìn)性能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：414030