柔性尾鰭的水動力分析及實驗研究.pdf

1、本文針對現有船用螺旋槳/泵噴等常規(guī)推進器存在噪音大/淺水中船舶推進效率不高以及尾跡明顯等缺點，提出一種新型仿生推進裝置—仿魚尾柔性尾鰭推進裝置，并據此展開了對單翼板柔性尾鰭和雙翼板柔性尾鰭模型的計算和實驗研究，本文工作屬于魚類生物流體力學/機械學/材料學和控制技術等多學科交叉的一個新興研究領域。 本文工作的目的是：分析翼板柔性尾鰭模型的水動力推進性能，希望可以為水下潛器等實施一種新型推進方式提供一定的理論及實驗依據。文中先通過對

2、單翼板柔性尾鰭波狀運動進行了理論與實驗分析，找出了各個運動因素以及結構因素對推進性能的影響，然后進一步通過對雙翼板的水動力計算找出翼板拱度形狀等因素在推進中所起作用；全文采用面元(渦格)法來分析和求解作用在水翼上的水動力系數，在模型處理上作者作了一定的改進。 本文的主要工作是：1/對現有的水下推進方式現狀/優(yōu)缺點等進行了回顧和分析，結合仿生學原理，論證了采用尾鰭式推進的優(yōu)越性，并介紹了當前國內外對該領域的研究概況；2/介紹水動力

3、計算中常用的理論方法，并重點介紹了本文中數值分析所采用的方法-渦環(huán)柵格法（VLM）,為后續(xù)的理論分析與計算工作作準備；3/在繼承國內外學者對魚類游動機理研究成果的基礎上，結合船舶結構與船型的實際應用要求，提出單翼板柔性尾鰭模型，通過對單翼板柔性尾鰭的水動力計算及其模型裝置的水池實驗，初步分析得出擺推式水翼水下的運動機理，分析中作者采用了自己提出的非線性性尾渦面假定，并分別對不同頻率/不同來流速度/不同的擺幅等工況進行了實驗分析，找出了各

4、個運動因素和結構因素等對水動力推進性能的影響關系；4/更進一步，提出雙翼板柔性尾鰭模型，并進行了雙翼板（局部柔性）柔性尾鰭的水動力理論計算分析，提出了雙翼板柔性尾鰭裝置的機構優(yōu)化設計方法及其運動規(guī)律，給出了相關計算結果，該部分重點研究雙翼板的拱度變化對水動力推進性能的影響，目的是希望找水動力性能最優(yōu)的拱度變化規(guī)律，為以后的多翼板柔性尾鰭模型的機構設計優(yōu)化/拱度變化規(guī)律設計等提供計算依據和參考，并為真正的仿生柔性尾鰭推進運動規(guī)律提供理論依