本文關(guān)鍵詞：仿鯉魚機器魚推進性能的實驗與數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：研究和模仿魚類運動,從而制造出可以在海洋中高效穿梭的航行器,是人類開發(fā)和利用海洋的一個重要手段。本文以鯉魚為原型,設(shè)計制造了一條可實現(xiàn)大角度S型擺動,外形逼真的仿生機器魚,并測試了該機器魚可承受的運動參數(shù)范圍。以其為實驗平臺,實驗研究了剛性、彈性的圓尾、鯉魚尾、金槍魚尾的系泊推進力,比較了不同形狀的剛、彈性尾鰭的推進性能。研究發(fā)現(xiàn)彈性尾鰭讓機器魚的平均推力隨振幅和頻率的變化更平穩(wěn)；在擺動頻率處于中高段時,展弦比較大的尾鰭剛性比彈性能產(chǎn)生更大的推力；展弦比較小的尾鰭,彈性比剛性能產(chǎn)生更大的推力。運用FLUENT動網(wǎng)格模塊,編寫UDF,對機器魚運動及其流場進行了二維數(shù)值模擬研究,得到升阻力系數(shù)隨運動參數(shù)的變化規(guī)律,與實驗值進行了比較；分析了尾流渦街、壓力云圖；間接得到特定工況下魚體自推進速度,從而驗證了機器魚運動工況設(shè)計的合理性。對兩種展弦比的尾鰭在兩種尾鰭運動方式下的流場進行了三維數(shù)值模擬研究,得到了推力、側(cè)向力、阻升比的差異。研究表明,當(dāng)工況和運動方式相同時,金槍魚尾產(chǎn)生的側(cè)向力峰值和平均值更小,阻升比更大,因此可以實現(xiàn)更平穩(wěn)的推進和更高的效率。本文的研究成果為實驗室的仿生推進研究與后續(xù)機器魚的研制打下了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：仿生機器魚 系泊測力 FLUENT動網(wǎng)格 UDF 尾鰭運動方式
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 仿生機器魚的研究意義及現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 仿生機器魚的研究意義11
• 1.2.2 有仿生機器魚的介紹11-15
• 1.3 魚游推進機理研究進展15-17
• 1.3.1 魚游推進理論模型15-16
• 1.3.2 尾鰭推進性能研究進展16-17
• 1.4 本論文的研究目標(biāo)及主要內(nèi)容17-19
• 1.4.1 本論文的研究目標(biāo)17-18
• 1.4.2 本論文的主要內(nèi)容18-19
• 第2章 仿生機器魚的設(shè)計及制作19-28
• 2.1 機器魚整體外形及零部件設(shè)計19-25
• 2.1.1 機器魚的整體設(shè)計19-20
• 2.1.2 機器魚頭部結(jié)構(gòu)設(shè)計20-21
• 2.1.3 機器魚尾部結(jié)構(gòu)設(shè)計21-23
• 2.1.4 機器魚尾鰭設(shè)計23-24
• 2.1.5 機器魚裝配及密封設(shè)計24-25
• 2.2 機器魚擺動的控制系統(tǒng)設(shè)計25-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第3章 仿生機器魚的推力性能實驗研究28-45
• 3.1 機器魚波動運動的參數(shù)設(shè)計28-30
• 3.2 實驗設(shè)計30-35
• 3.2.1 工況設(shè)計30-33
• 3.2.2 實驗設(shè)備和方法33-35
• 3.3 機器魚推進性能實驗結(jié)果35-44
• 3.3.1 剛性尾鰭機器魚推力實驗結(jié)果35-39
• 3.3.2 彈性尾鰭機器魚推力實驗結(jié)果39-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 仿生機器魚推進性能二維數(shù)值模擬研究45-69
• 4.1 數(shù)值方法45-47
• 4.1.1 基本控制方程45
• 4.1.2 FLUENT軟件簡介45-46
• 4.1.3 動網(wǎng)格簡介46-47
• 4.2 二維機器魚的數(shù)值計算模型47-56
• 4.2.1 魚體運動的給定48-52
• 4.2.2 計算區(qū)域驗證52-54
• 4.2.3 網(wǎng)格驗證54-56
• 4.3 數(shù)值模擬結(jié)果及分析56-68
• 4.3.1 系泊狀態(tài)的數(shù)值模擬結(jié)果58-66
• 4.3.2 來流狀態(tài)數(shù)值模擬結(jié)果66-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第5章 尾鰭拍動的三維數(shù)值模擬研究69-77
• 5.1 網(wǎng)格及方法69
• 5.2 數(shù)值模擬結(jié)果及分析69-75
• 5.2.1 數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果對比70-73
• 5.2.2 兩種尾鰭運動方式推進性能對比73-75
• 5.3 本章小結(jié)75-77
• 第6章 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 總結(jié)77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻79-83
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文和成果83-84
• 作者簡介84

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8 申功p，

本文編號：393048