鲹科魚類游動(dòng)力學(xué)特性的理論與仿真研究.pdf

1、目前，仿魚水下推進(jìn)器已成為仿生科研領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，其中仿鲹科模式的水下推進(jìn)器由于具備能源利用率高，推進(jìn)速度快，適于長(zhǎng)時(shí)間、大范圍的水下作業(yè)等特點(diǎn)，成為研究的重點(diǎn)。仿魚水下推進(jìn)技術(shù)對(duì)海洋考察、救生以及軍事領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價(jià)值。本課題依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“仿魚鰭水下推進(jìn)器的理論與實(shí)驗(yàn)研究”，開(kāi)展了對(duì)鲹科模式魚類游動(dòng)力學(xué)特性的基礎(chǔ)理論研究。
　　本文將整個(gè)魚體分為身體及尾鰭兩大部分，對(duì)身體部分進(jìn)行水下行進(jìn)阻力特性研究。將身體簡(jiǎn)

2、化為具有流線形輪廓的回轉(zhuǎn)體，以平板繞流模型的基本思想為出發(fā)點(diǎn)，推導(dǎo)了流線形體在層流和湍流兩種流態(tài)下的摩擦阻力計(jì)算公式，在二維流場(chǎng)的條件下分別對(duì)卡克斯流線型，半橢圓+拋物線流線型以及雙半橢圓流線型三種較具代表性的流線型輪廓進(jìn)行了阻力特性研究，并通過(guò)對(duì)比分析得到了具有相對(duì)較好的行進(jìn)阻力性能的流線型所應(yīng)具備的輪廓特征，在此基礎(chǔ)上，對(duì)兩組變幾何參數(shù)的流線形體進(jìn)行了三維流場(chǎng)的行進(jìn)阻力特性研究，通過(guò)對(duì)壓差阻力，摩擦阻力，總阻力以及總阻力系數(shù)的分析，

3、得到了形體輪廓幾何參數(shù)的變化對(duì)行進(jìn)阻力性能的影響。
　　對(duì)尾鰭部分進(jìn)行了水動(dòng)力特性研究，首先對(duì)尾鰭進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)學(xué)建模，應(yīng)用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行了尾鰭水動(dòng)力的二維流場(chǎng)仿真研究，通過(guò)提取尾鰭推進(jìn)力，側(cè)向力以及轉(zhuǎn)矩，計(jì)算了尾鰭的平均推進(jìn)力以及平均推進(jìn)效率，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討了變最大擊水角度以及變相位差對(duì)水動(dòng)力性能的影響。然后對(duì)尾鰭輪廓進(jìn)行曲線擬合，并對(duì)其進(jìn)行了三維流場(chǎng)的水動(dòng)力特性研究，分析了尾鰭幾何參數(shù)的變化對(duì)水動(dòng)力性能的影響。最后