在認(rèn)知機(jī)器人設(shè)計(jì)中,觸覺傳感系統(tǒng)因其穩(wěn)定性收到廣泛的應(yīng)用。目前,觸覺傳感器的設(shè)計(jì)靈感多來自于哺乳動(dòng)物的胡須。海豹胡須在獵物尾跡的中會(huì)產(chǎn)生劇烈振動(dòng),這種特性使其成為水下傳感器設(shè)計(jì)靈感的主要來源。本文結(jié)合國內(nèi)外海豹胡須相關(guān)研究的成果,通過對(duì)不同海豹胡須流場(chǎng)的計(jì)算,研究胡須在流場(chǎng)中受到的作用,從而解釋海豹胡須的探測(cè)原理,并為海豹胡須傳感器的設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。本文基于大渦模擬的數(shù)值方法,對(duì)不同工況下的海豹流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算,其中包括胡須在均勻來流和尾跡中的繞流場(chǎng),以及不同攻角的胡須繞流場(chǎng)。通過胡須表面力以及繞流場(chǎng)特性分析胡須的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。在均勻來流的情況下,對(duì)比分析了雷諾數(shù)Re=3000時(shí)的胡須和圓柱繞流場(chǎng)。計(jì)算結(jié)果表明,胡須表面升力和阻力系數(shù)的波動(dòng)極小,脈動(dòng)升力系數(shù)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(dòng)減小,從而抑制胡須的渦致振動(dòng)。本文在攻角對(duì)于繞流場(chǎng)影響的研究中,計(jì)算了0°、30°、60°及90°四種攻角的胡須柱繞流場(chǎng)。隨著攻角的增大,胡須表面力的波動(dòng)逐漸增... 

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

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

哺乳動(dòng)物的胡須[1]

化劇烈的時(shí)間特性。由于DNS需要巨大的存儲(chǔ)空間和計(jì)算速度，目前它還不能應(yīng)用于實(shí)際工程計(jì)算中，但大量的探索性工作仍在進(jìn)行。圖2-1 湍流數(shù)值方法的分類2.2.2 大渦模擬為了模擬湍流流動(dòng)，計(jì)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(jì)算網(wǎng)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(duì)全尺度范圍上渦的模擬，而只將比網(wǎng)格尺度大的湍流運(yùn)動(dòng)通過Navier-Stokes方程直接計(jì)算出來的，對(duì)于小尺度的渦對(duì)大尺度運(yùn)動(dòng)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(dòng)很可能會(huì)成為傳感器的干擾信號(hào)，致振動(dòng)問題，本章將計(jì)算胡須在均勻來流中從而分析胡須幾何構(gòu)型對(duì)于渦致振動(dòng)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(diǎn)坐，圓柱的特征長(zhǎng)度和胡須的特征長(zhǎng)度一致，均的計(jì)算模型時(shí)，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(shù)范圍，計(jì)算 Re=3000 時(shí)胡須繞流

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]亞臨界雷諾數(shù)下波浪型圓柱繞流的數(shù)值模擬及減阻研究[J]. 鄒琳,林玉峰.  水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯. 2010(01)
[2]LARGE-EDDY SIMULATION OF FLOW AROUND CYLINDER ARRAYS AT A SUBCRITICAL REYNOLDS NUMBER[J]. LAM Kit.  Journal of Hydrodynamics. 2008(04)
[3]標(biāo)量湍流的能量傳輸特性[J]. 方樂,崔桂香,許春曉,張兆順.  計(jì)算物理. 2006(06)
[4]大渦模擬理論進(jìn)展及其在工程中的應(yīng)用[J]. 王漢青,王志勇,寇廣孝.  流體機(jī)械. 2004(07)
[5]湍流大渦數(shù)值模擬進(jìn)展[J]. 崔桂香,許春曉,張兆順.  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2004(02)



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