仿生尾鳍多样运动模式水动力性能研究  

Numerical Simulation on Hydrodynamic Performance of Bionic Caudal Fin with Diverse Motion Modes

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作  者:张天宇[1] 李若欣 Zhang Tianyu;Li Ruoxin(Qingdao Innovation and Development Center,Harbin Engineering University,Qingdao 266400,China;School of Shipbuilding Engineering,Harbin Engineering University,Harbin 150000,China)

机构地区:[1]哈尔滨工程大学青岛创新发展中心,青岛266400 [2]哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150000

出  处:《水动力学研究与进展(A辑)》2024年第6期888-893,共6页Chinese Journal of Hydrodynamics

基  金:国家自然科学基金(52301366)。

摘  要:采用身体或尾鳍推进(BCF)游动模式的海洋鱼类具有推进性能强的优点。该文基于活体鲀鱼运动特点,使用三维仿生鲀鱼模型分别模拟两种不同形变的尾鳍运动模式:为“S”型和“C”型形变。采用CFD方法对2种运动模式下的尾鳍水动力性能展开计算,通过分析流体力、压力场及涡量场等相关物理量,比较2种运动模式下的升力、阻力和推进能力,获得尾鳍变形方式与鲀鱼运动的关系。研究结果表明:“C”型形变相比“S”型形变尾鳍所产生的推进性能更好,“C”型运动适合鲀鱼快速推进运动,而“S”型运动适合鲀鱼上浮下潜等运动。Fish with BCF mode is good at fast propulsion.Based on the motion characteristics of live pufferfish,the caudal fin of pufferfish is focused in this paper with two types of motion,named S-shaped and C-shaped deformations.Numerical simulation is carried out to calculate the hydrodynamic performance of the pufferfish,especially the caudal fin.By analyzing fluid force,pressure field and vorticity field of two motion modes,a relationship between the fin deformation and pufferfish performance could be obtained.The results indicate that the C-shaped deformation of caudal fin has a better propulsion performance than the S-shaped deformation.The C-shaped motion is suitable for the fast propulsion of pufferfish,while the S-shaped motion could be used as floating and diving motions.

关 键 词:仿生鱼 柔性鳍 CFD计算 水动力性能 

分 类 号:O35[理学—流体力学]

 

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