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随着对水下机器人的研究和使用的不断扩大,对提高仿生机器鱼的效率和性能的需求也在增加,以便其能适应更长时间、更复杂的任务。众所周知,仿生机器鱼动态行为的精确仿真以及高性能运动姿态控制器的设计依赖于准确的载体与推进系统的水动力学模型,因此建立准确的水动力学模型,利用软件对其游动模态进行仿真分析,研究机器鱼的流体动力学显得尤其重要。本论文以仿箱鲀科机器鱼为研究对象,利用计算流体力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)技术,研究了不同运动条件对机器鱼胸鳍和尾鳍协同推进的水动力学影响,主要工作和创新成果如下:(1)将整个机器鱼放入流场,两侧胸鳍和尾鳍以正弦规律运动,建立仿生机器鱼滑移动网格模型,使用CFD流体仿真分析软件,对其直游时胸鳍推进模式、尾鳍推进模式、胸/尾鳍协同推进模式的水动力学特性进行对比,得出不同模式下机器鱼水动力学的变化规律。从压力变化云图中,胸/尾鳍协同推进产生的压力变化最为复杂;从速度涡量变化图中,胸/尾鳍协同推进产生最为复杂的涡量变化,胸鳍运动产生的涡会逐渐脱落向后移动,和尾鳍产生的涡互相作用,增加尾鳍的推力,从而证明胸/尾鳍协同推进模式是一种高效的推进机制。(2)利用机器鱼直游的滑移动网格模型,使用CFD流体仿真软件,研究了机器鱼胸鳍摇翼与前后拍翼耦合运动和尾鳍单自由度运动协同推进直游姿态下的水动力学特性。得出为使胸/尾鳍协同推进可产生较好的推进效果,胸鳍与尾鳍之间的相位差应定为90°,胸鳍摇翼与拍翼之间相位差应定为60°,胸鳍频率定为1Hz,尾鳍频率定为1.5Hz,胸鳍拍翼幅值为60°,胸鳍摇翼幅值和尾鳍拍动幅值为90°。(3)建立了仿生机器鱼转弯运动的滑移动网格模型,使用CFD流体仿真分析软件,分析仿生机器鱼胸/尾鳍协同推进转弯姿态下的水动力学特性。从仿真分析中得出使胸/尾鳍协同推进可产生较好的转弯推进效果的各项参数为,胸鳍与尾鳍之间的相位差定为30°,胸鳍摇翼与拍翼之间相位差定为60°,胸鳍频率定为2Hz,尾鳍频率定为1Hz,胸鳍拍翼幅值为60°,胸鳍摇翼幅值90°,尾鳍拍动幅值为70°。