近年來(lái),無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)和水下航行器產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,無(wú)論是在民用領(lǐng)域還是在軍事領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。然而,無(wú)人機(jī)采用螺旋槳推進(jìn)方式具有較大的氣動(dòng)噪聲,水下航行器采用普通的槳舵組合推進(jìn)方式機(jī)動(dòng)性較差。眾所周知,鳥類通過(guò)撲翼運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)高機(jī)動(dòng)性、低噪聲飛行,魚類通過(guò)擺動(dòng)尾鰭可以在狹小空間內(nèi)自由游動(dòng)。許多學(xué)者對(duì)鳥類撲翼運(yùn)動(dòng)及魚類游動(dòng)展開了研究,并提出了一種合理的簡(jiǎn)化模型,即拍動(dòng)翼運(yùn)動(dòng)模型。本論文基于有限體積法及重疊網(wǎng)格技術(shù)對(duì)均勻定常來(lái)流中拍動(dòng)翼運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬,主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:建立了兩種運(yùn)動(dòng)形式的拍動(dòng)翼數(shù)學(xué)模型,并分別推導(dǎo)出了適用于兩種運(yùn)動(dòng)形式的拍動(dòng)翼輸入功率計(jì)算公式。根據(jù)已有的文獻(xiàn)數(shù)據(jù),對(duì)俯仰運(yùn)動(dòng)和升沉運(yùn)動(dòng)耦合的拍動(dòng)翼進(jìn)行了數(shù)值模擬,將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的有效性。開展了純俯仰運(yùn)動(dòng)拍動(dòng)翼渦街轉(zhuǎn)捩和水動(dòng)力特性的數(shù)值模擬,給出了不同俯仰運(yùn)動(dòng)參數(shù)條件下的拍動(dòng)翼周圍流場(chǎng)結(jié)構(gòu),分析了最大俯仰角和均勻定常來(lái)流雷諾數(shù)對(duì)純俯仰運(yùn)動(dòng)拍動(dòng)翼周圍流場(chǎng)特性的影響;給出了純俯仰運(yùn)動(dòng)拍動(dòng)翼的推力系數(shù)時(shí)歷曲線,基于輸入功率計(jì)算公式得到了對(duì)應(yīng)的拍動(dòng)翼推進(jìn)效率,結(jié)合拍動(dòng)翼周圍流場(chǎng)結(jié)構(gòu)分析了純俯...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-2速度場(chǎng)分布云圖[1]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-2-間點(diǎn)上的速度分布信息，從而得到豐富的流場(chǎng)空間結(jié)構(gòu)，為魚游推進(jìn)等運(yùn)動(dòng)形式的研究提供了極大的便利。比如，麻省理工大學(xué)的D.N.Beal等[1]學(xué)者采用PIV技術(shù)對(duì)放置于渦流中的死魚進(jìn)行了研究，獲得了魚體尾流的速度場(chǎng)分布云圖，并發(fā)現(xiàn)死魚可以改變形態(tài)從....

圖1-3魚游推進(jìn)運(yùn)動(dòng)[1]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-非定常魚游推進(jìn)力的積分解，發(fā)現(xiàn)魚類游動(dòng)時(shí)其受到的粘性拖曳力與層流邊界層有極大的關(guān)系。對(duì)于魚類等生物，可以通過(guò)改變自身形態(tài)使得流動(dòng)自然分離，然而對(duì)于目前飛機(jī)大量采用的固定翼而言，改變機(jī)翼形態(tài)是不可取的，因此如何使翼型層流邊界層提前流動(dòng)分離以減小來(lái)....

圖1-4卡門渦街與反卡門渦街[3]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-非定常魚游推進(jìn)力的積分解，發(fā)現(xiàn)魚類游動(dòng)時(shí)其受到的粘性拖曳力與層流邊界層有極大的關(guān)系。對(duì)于魚類等生物，可以通過(guò)改變自身形態(tài)使得流動(dòng)自然分離，然而對(duì)于目前飛機(jī)大量采用的固定翼而言，改變機(jī)翼形態(tài)是不可取的，因此如何使翼型層流邊界層提前流動(dòng)分離以減小來(lái)....

圖1-5推進(jìn)效率隨St數(shù)的變化[4]

蛞?檣芄??學(xué)者在拍動(dòng)翼數(shù)值模擬方面相關(guān)研究工作。潘定一等[4]采用浸沒邊界法對(duì)二維拍動(dòng)翼流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，系統(tǒng)分析了最大俯仰角、拍動(dòng)頻率和升沉俯仰耦合運(yùn)動(dòng)的相位差等參數(shù)對(duì)拍動(dòng)翼流場(chǎng)的影響。對(duì)影響流場(chǎng)特性的主要物理量進(jìn)行無(wú)量綱分析，例如機(jī)翼特征長(zhǎng)度c，均勻定常來(lái)流速度U，流體密....

本文編號(hào)：3900205