文献类型：期刊文章

作　　者：高天宇[1] 余永亮[1] 鲍麟[1]

Gao Tianyu;Yu Yongliang;Bao Lin(The Lab of Biomechanics for Animal Locomotion,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China)

机构地区：[1]中国科学院大学生物运动力学实验室,北京100049

出　　处：《力学学报》

基　　金：国家自然科学基金(12172355);中央高校基本科研业务费专项资金(E1E42201)资助项目。

年　　份：2023

卷　　号：55

期　　号：4

起止页码：858-873

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2020、CAS、CSCD、CSCD2023_2024、EI、IC、JST、RCCSE、SCOPUS、ZGKJHX、ZMATH、核心刊

摘　　要：鲹科鱼类采用波状摆动可以实现非常高效的巡游游动,在受力动态平衡下以很高的速度向前游动,其性能远超传统的人造水下航行器,因此,探寻鱼体自主前游状态下流体力和前游速度的规律并建立相应的预测式具有重要的意义.在开源OpenFOAM平台和柔性体自主推进算法基础上,实现了波动鱼体自主游动的数值模拟,以NACA0012翼型为典型鱼体外形,对鲹科模式前向自主游动开展了系统的数值模拟.由已获得的栓结模型下推力标度律的启发,分别对自主巡游下的压差力系数和摩阻力系数进行标度研究.结果表明在雷诺数从500到50000的范围内,压差力系数和摩阻力系数分别具有形式一致的标度规律,由此可根据数值结果给出定量的预测公式,进而根据两作用力的匹配关系可以导出鱼体自主前游速度的标度律,获得了根据已知的鱼体波动参数来预估巡游速度的方法.此外,探讨了雷诺数为500和50000工况,不同摆尾幅度和频率组合下,鱼体厚弦比对于巡游的水动力标度律和前游速度的影响,并分析了不同鱼体外形对效能比的影响,发现雷诺数越高,获得最优效能比的鱼体越细长.

关 键 词：自主推进  鲹科模式  标度律 前游速度  厚弦比  

分 类 号：Q352] R318.01[生物医学工程类]