基于柔性胸鳍的扑翼式机器鱼推进机理和技术研究

admin · 发表于 2024-2-18 21:09:19

题目：

雅宝题库答案：

****此区域为收费内容**** 需支付 1 知识币后可查看，1币=0.01元查看答案

雅宝题库解析：
鱼类和海洋哺乳动物经过长时间的进化具备了出色的水下游动能力，它们的游动模式为人类研究水下推进技术提供了新的思路。目前，国内外对鱼类游动模式的研究大多数集中在尾鳍摆动推进模式，对胸鳍扑翼模式的研究尚处于探索阶段，研究人员主要关注胸鳍扑翼运动的实现，对胸鳍扑翼的推进机理、流体动力学以及扑翼游动稳定性缺乏研究。为此，本文以牛鼻鲼为仿生对象，对胸鳍扑翼模式进行了研究，围绕胸鳍扑翼的推进机理、胸鳍扑翼推进模型、胸鳍扑翼的流体动力学、扑翼机器鱼的稳定性、胸鳍扑翼推进的实验验证等方面开展了探索性研究，主要研究工作包括：一、通过对鳐形目鱼类胸鳍的结构特点和运动规律研究，总结了胸鳍扑翼模式的主要特点：通过胸鳍上下大幅扑动产生推力，近似为一维扑动形式；上扑下扑的时间基本相等，呈近似简谐规律；扑翼过程中，胸鳍前缘相位始终领先于后缘，形成一个等效小幅俯仰运动；通过低频扑动产生推力，宽大扁平的胸鳍降低了对扑翼频率的要求。以上结论为仿生研究提供了依据。二、综合鸟类飞行和鱼类尾鳍推进的研究成果，归纳了振动翼模式(翅膀扑动或尾鳍摆动)的推力机制，通过分析胸鳍扑翼模式与振动翼模式的相似与不同，结合胸鳍扑翼的弦向变形特点，将胸鳍扑翼推进机理归结为：胸鳍上下扑动，同时沿弦向柔性变形，产生类似于二维振动翼的升沉和俯仰运动，控制尾涡脱落形成反卡门涡街，产生推力。三、根据仿生学研究结果以及胸鳍扑翼产生推力的机制，将胸鳍扑翼推进模型简化，提出一种基于胸鳍被动变形的柔性扑翼模型，并利用一维模型进行了柔性扑翼的推力计算，通过计算指出，弦向柔性对于柔性扑翼产生推力至关重要，并分析了推力系数与斯特劳哈尔数以及胸鳍柔性的关系；在一定的范围内，柔性扑翼的弦向变形越大，推力系数越大；柔性要选择适当，当柔性超过一定值后，推力系数反而会减小。四、以三维波动板理论为参考，建立了柔性扑翼的非定常流体动力学模型，并利用非定常涡格法进行数值求解，计算了柔性扑翼的流体动力，重点研究了扑翼参数（幅度、频率）、来流速度、胸鳍柔性对推力、推力系数的影响，为研究柔性扑翼推进机器鱼供了理论基础。五、建立了扑翼式机器鱼的俯仰动力学模型，在此基础上对扑翼机器鱼的纵向稳定性进行了分析；针对被动增稳方法的不足，提出了一种尾舵补偿增稳控制方法，通过仿真研究验证了PID控制器和模糊控制器都能实现尾舵补偿增稳控制，引入尾舵补偿可以显著提高纵向稳定性。六、进行了柔性扑翼的推力实验，验证了柔性扑翼的推力机理。研制了基于柔性扑翼推进的小型机器鱼样机，进行了游动性能测试实验，通过实验证实了胸鳍柔性对推进性能影响显著，胸鳍弦向柔性越大，推进性能越好；对于扑翼推进模式，扁平流线型机体在减阻和增加纵向稳定性方面都比纺锤流线型机体具有优势。另外，样机游动速度最快可达1.5倍身长比，接近于牛鼻鲼的实际游动速度，从而证实了柔性扑翼的优点和实用性。

基于柔性胸鳍的扑翼式机器鱼推进机理和技术研究

天涯海角也要找到Ni：基于柔性胸鳍的扑翼式机器鱼推进机理和技术研究

相关帖子

QQ微信同步：1144766066。

服务

网站

战略合作