鲹科魚類游動力學特性的理論與仿真研究.pdf

1、目前，仿魚水下推進器已成為仿生科研領域的一個研究熱點，其中仿鲹科模式的水下推進器由于具備能源利用率高，推進速度快，適于長時間、大范圍的水下作業(yè)等特點，成為研究的重點。仿魚水下推進技術對海洋考察、救生以及軍事領域具有很高的應用價值。本課題依托國家自然科學基金項目“仿魚鰭水下推進器的理論與實驗研究”，開展了對鲹科模式魚類游動力學特性的基礎理論研究。
　　本文將整個魚體分為身體及尾鰭兩大部分，對身體部分進行水下行進阻力特性研究。將身體簡

2、化為具有流線形輪廓的回轉體，以平板繞流模型的基本思想為出發(fā)點，推導了流線形體在層流和湍流兩種流態(tài)下的摩擦阻力計算公式，在二維流場的條件下分別對卡克斯流線型，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行了阻力特性研究，并通過對比分析得到了具有相對較好的行進阻力性能的流線型所應具備的輪廓特征，在此基礎上，對兩組變幾何參數(shù)的流線形體進行了三維流場的行進阻力特性研究，通過對壓差阻力，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)的變化對行進阻力性能的影響。
　　對尾鰭部分進行了水動力特性研究，首先對尾鰭進行了運動參數(shù)的數(shù)學建模，應用動網(wǎng)格技術進行了尾鰭水動力的二維流場仿真研究，通過提取尾鰭推進力，側向力以及轉矩，計算了尾鰭的平均推進力以及平均推進效率，并在此基礎上進一步探討了變最大擊水角度以及變相位差對水動力性能的影響。然后對尾鰭輪廓進行曲線擬合，并對其進行了三維流場的水動力特性研究，分析了尾鰭幾何參數(shù)的變化對水動力性能的影響。最后