仿金枪鱼三维建模及流场受力分析

仿金枪鱼三维建模及流场受力分析

论文摘要

以鱼体和鱼鳍作为研究对象,在流场中进行数值模拟分析对于研究鱼类本身游动的高速、高效的游动机理和仿生工程上的应用具有十分重要的意义。以金枪鱼为仿生对象,以目前常用的回转体型水下机器人为对比对象,在三维软件Solidworks中结合金枪鱼的运动与形体特征建立鱼体模型和回转体机器人模型,并将建立的模型转换格式后导入Fluent软件中,在来流方向设置为与模型方向相平行的流场中进行有限元数值计算。计算中物理场采用中心差分插值方法,流动模型采用RNG两方程模型,结合具体参数进行了推导计算。计算结果表明,与常用的回转体型水下机器人相比,仿金枪鱼可有效的减小其在水中航行的阻力,提高推进效率。而且,仿生机器鱼在设计中应着重于头部、尾鳍及鱼体流线型部分的设计,其中为最大程度上减小仿生机器鱼运动时的阻力,应更侧重于仿生机器鱼体的流线型外形的优化设计。数值计算结果为仿生机器鱼的结构设计提供了一个良好的力学基础,对于减小运行阻力、提高仿生机器鱼的运动控制水平具有较高的指导意义。

论文目录

  • 1 仿生金枪鱼模型
  • 2 数值计算
  •   2.1 鱼体网格的划分
  •   2.2 湍流模型
  •   2.3 初始条件
  • 3 数值结果分析
  •   3.1 鱼体在流场中的压力分布
  •   3.2 鱼体在流场中的流速分布
  •   3.3 阻力计算结果分析与对比
  • 4 结语
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 田晓洁,刘运祥,刘贵杰,高志明,焦字鹏

    关键词: 仿金枪鱼,减阻,三维建模,流场分析

    来源: 中国海洋大学学报(自然科学版) 2019年11期

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 生物学,自动化技术

    单位: 中国海洋大学工程学院

    基金: 国家自然科学基金项目(61540010,51609223),山东省科技攻关项目(2014GHY115032),青岛市民生科技计划项目(14-2-3-63-nsh),山东省博士基金项目(BS2015HZ016),中国博士后基金项目(2015M580608)资助~~

    分类号: Q811;TP242

    DOI: 10.16441/j.cnki.hdxb.20170168

    页码: 139-144

    总页数: 6

    文件大小: 2322K

    下载量: 369

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