机械工程学报
機械工程學報
궤계공정학보
CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
2013年
21期
54-61
,共8页
夏丹%陈维山%伍志军%徐丰羽%刘磊
夏丹%陳維山%伍誌軍%徐豐羽%劉磊
하단%진유산%오지군%서봉우%류뢰
机器鱼%自主游动%水动力特性%流场结构%鲹科模式
機器魚%自主遊動%水動力特性%流場結構%鲹科模式
궤기어%자주유동%수동력특성%류장결구%소과모식
Robotic fish%Self-propulsion%Hydrodynamic performance%Flow structure%Carangiform mode
采用数值模拟方法对鲹科模式机器鱼的自主游动机理进行研究.通过求解三维机器鱼自静止状态起动,逐渐加速并最终收敛到稳态游动的动力学过程,探讨自主游动过程中运动学和力能学参数的时间历程规律,并通过改变机器鱼的运动学参数来研究其自主游动的水动力性能,揭示力学机理和流场结构.结果表明,机器鱼自主游动过程中,速度和力呈现明显的非定常变化,在鱼体开始摆动并逐渐加速的过程中,作用在鱼体上的力和力矩均不平衡,因此存在一定的平动和转动加速度,当流场趋于稳定时,鱼体所受的力和力矩达到平衡,并获得一定的前向稳态游动速度.进一步在稳态游动的基础上,研究摆动频率和尾部摆幅对机器鱼水动力参数的影响,提取的三维流场结构清晰地反映出二者对机器鱼稳态游动的影响机制.研究结果对于获得更为合理的三维机器鱼的稳态游动机理,开发新型原理样机具有重要意义.
採用數值模擬方法對鲹科模式機器魚的自主遊動機理進行研究.通過求解三維機器魚自靜止狀態起動,逐漸加速併最終收斂到穩態遊動的動力學過程,探討自主遊動過程中運動學和力能學參數的時間歷程規律,併通過改變機器魚的運動學參數來研究其自主遊動的水動力性能,揭示力學機理和流場結構.結果錶明,機器魚自主遊動過程中,速度和力呈現明顯的非定常變化,在魚體開始襬動併逐漸加速的過程中,作用在魚體上的力和力矩均不平衡,因此存在一定的平動和轉動加速度,噹流場趨于穩定時,魚體所受的力和力矩達到平衡,併穫得一定的前嚮穩態遊動速度.進一步在穩態遊動的基礎上,研究襬動頻率和尾部襬幅對機器魚水動力參數的影響,提取的三維流場結構清晰地反映齣二者對機器魚穩態遊動的影響機製.研究結果對于穫得更為閤理的三維機器魚的穩態遊動機理,開髮新型原理樣機具有重要意義.
채용수치모의방법대소과모식궤기어적자주유동궤리진행연구.통과구해삼유궤기어자정지상태기동,축점가속병최종수렴도은태유동적동역학과정,탐토자주유동과정중운동학화력능학삼수적시간역정규률,병통과개변궤기어적운동학삼수래연구기자주유동적수동력성능,게시역학궤리화류장결구.결과표명,궤기어자주유동과정중,속도화력정현명현적비정상변화,재어체개시파동병축점가속적과정중,작용재어체상적력화력구균불평형,인차존재일정적평동화전동가속도,당류장추우은정시,어체소수적력화력구체도평형,병획득일정적전향은태유동속도.진일보재은태유동적기출상,연구파동빈솔화미부파폭대궤기어수동력삼수적영향,제취적삼유류장결구청석지반영출이자대궤기어은태유동적영향궤제.연구결과대우획득경위합리적삼유궤기어적은태유동궤리,개발신형원리양궤구유중요의의.
