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

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

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

哺乳動物的胡須[1]

化劇烈的時間特性。由于DNS需要巨大的存儲空間和計算速度，目前它還不能應用于實際工程計算中，但大量的探索性工作仍在進行。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，計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，目前只能放棄對全尺度范圍上渦的模擬，而只將比網(wǎng)格尺度大的湍流運動通過Navier-Stokes方程直接計算出來的，對于小尺度的渦對大尺度運動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。

此類振動很可能會成為傳感器的干擾信號，致振動問題，本章將計算胡須在均勻來流中從而分析胡須幾何構(gòu)型對于渦致振動的影響。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，因此本文采用點坐，圓柱的特征長度和胡須的特征長度一致，均的計算模型時，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，計算 Re=3000 時胡須繞流

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]LARGE-EDDY SIMULATION OF FLOW AROUND CYLINDER ARRAYS AT A SUBCRITICAL REYNOLDS NUMBER[J]. LAM Kit.  Journal of Hydrodynamics. 2008(04)
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[4]大渦模擬理論進展及其在工程中的應用[J]. 王漢青,王志勇,寇廣孝.  流體機械. 2004(07)
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本文編號：3478647