仿生柔性擺動(dòng)尾鰭的性能研究.pdf

1、魚(yú)類在水下游動(dòng)時(shí)，除了主動(dòng)發(fā)生變形外，還會(huì)因?yàn)槭艿酵饬Χ鴮?dǎo)致一定程度的被動(dòng)變形，這種變形能明顯地影響水動(dòng)力性能，推力和效率變化尤為顯著。所以柔性尾鰭的研究應(yīng)得到足夠的重視，有必要進(jìn)行深入地研究。本文研究的是尾鰭在來(lái)流中擺動(dòng)所產(chǎn)生的變形，考慮流體壓力和結(jié)構(gòu)變形耦合作用是研究柔性尾鰭變形的重點(diǎn)。
　　本文首先通過(guò)面元法來(lái)研究剛性尾鰭的定常水動(dòng)力性能，根據(jù)無(wú)界流中水翼繞流條件建立積分方程，應(yīng)用 Newton-Raphson迭代整個(gè)過(guò)程以

2、滿足壓力庫(kù)塔條件，同時(shí)將泰勒展開(kāi)邊界元法用于計(jì)算該水翼的表面速度，結(jié)果與柳澤插值法進(jìn)行對(duì)比。兩種方法計(jì)算得到的速度分布在水翼中部相似，而在水翼的前緣和尾緣處略有差異。
　　其次，研究擺動(dòng)尾鰭的水動(dòng)力特性，針對(duì)二維水翼，討論了運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)性能的影響，并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比，吻合較好；對(duì)三維擺動(dòng)水翼繞流特性做了定性分析，討論了其弦向和展向的水動(dòng)力特性；將水翼提升到尾鰭，針對(duì)不同尾鰭形狀分析水動(dòng)力特性?？芍?，月牙形擺動(dòng)尾鰭的推進(jìn)效果較好。<

3、br>　　再次，基于剛性尾鰭，賦予尾鰭特定形式的弦向變形，深入探討了柔性擺動(dòng)尾鰭的水動(dòng)力性能。在各變形模式中，懸臂梁非均勻載荷變形時(shí)較為符合實(shí)際魚(yú)尾擺動(dòng)情況。在該變形模式下，變形控制參數(shù)δ=0.05、φ=90°以及在距后緣1/4弦長(zhǎng)處發(fā)生變形時(shí)性能較好。柔性尾鰭顯示出了一定的優(yōu)越性。
　　最后，考慮流體和結(jié)構(gòu)的相互作用，對(duì)柔性擺動(dòng)尾鰭進(jìn)行流固耦合分析。在面元法的基礎(chǔ)上給出了一種流固耦合計(jì)算方法，分析了來(lái)流中擺動(dòng)尾鰭的穩(wěn)定性和誘導(dǎo)變