共查询到20条相似文献，搜索用时 15 毫秒
1.
2.
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。 相似文献
3.
设计了一种拉线机构驱动的仿鱼型自主巡游机器人,阐述了其机械结构、电路系统及控制算法的设计方案,同时开展开敞水域试验对其游动性能进行研究。研究表明,在直行及转弯试验中,当摆尾频率相同时,随着尾鳍摆动幅度的增加,机器鱼的游动速度上升;当尾鳍摆动幅度相同时,随着摆尾频率的增加,机器鱼游动速度先升后降,且在0.60 Hz附近时达到峰值;在目标角度转向试验中,当摆尾频率及目标角度相同时,随着尾鳍摆动幅度的增加,机器鱼的角度响应时间逐渐减小;当尾鳍摆动幅度及目标角度相同时,随着摆尾频率的增加,角度响应时间先降后升;当摆尾频率及摆动幅度相同时,目标角度的增加会使得角度响应时间呈上升趋势。研究成果验证了该机器鱼平台的可靠性,为将来进一步理论研究及实际应用提供了一定的参考。 相似文献
4.
摆动尾鳍水动力性能的试验和数值研究 总被引：1，自引：0，他引：1
鱼类能够在水下高速度、低噪音、高效率地游动。鱼类出色的推进性能通过其摆动尾鳍实现。这种摆动尾鳍推进方式已经用在了水下无人航行器上。因此研究摆动尾鳍的水动力性能是非常有意义的。对摆动尾鳍的推进水动力性能进行了详尽的研究。设计、装配了一套仿尾鳍推进系统,并对其进行了相应的水动力试验。在试验中研究了运动参数对摆动尾鳍水动力性能的影响。与此同时,采用基于雷诺平均N-S方程的数值方法对摆动尾鳍的水动力性能进行了研究。在数值计算中采用了k-ωSST湍流模型和有限体积法。数值计算结果和水动力试验结果进行了比较。对尾鳍表面的压力分布和流场中的尾涡结构进行了分析。水动力试验和数值计算都表明摆动尾鳍可以产生推进力和较高的推进效率。 相似文献
5.
固化的游动策略导致仿生航行器难以在变化的水下环境中保持高效率运动,以仿蝠鲼航行器为研究对象,提出了基于深度强化学习的仿生航行器胸鳍摆动智能控制方法,实现了航行器对高效摆动规律的自适应控制和优化。仿真示例表明：与初始给定的游动策略相比,优化后的游动策略在航行速度上提升了 14.46%,在游动能效上提升了 24.48%,从而验证了该方法在仿生航行器游动规律自适应控制与优化设计中的有效性。 相似文献
6.
类似鱼、海豚尾鳍摆式推进装置的研究是机械工程原理在机械工程上的应用。鳍摆式推进装置与普通螺旋桨推进相比,具有低噪音、较好的可靠性等优点,它可用于船舶及潜水器上。本文概括的叙述了国外有关这方面的研究报告,并用鱼类游动的力学理论进行了讨论、并对鳍摆式推进装置效率设计提出了建议。 相似文献
7.
仿鱼尾潜器推进系统的水动力分析 总被引：21，自引：3，他引：21
以开发适用于小型潜器的仿生操纵与推进系统为研究背景 ,对金枪鱼的月牙形尾鳍进行水动力分析。文中将金枪鱼的尾鳍处理为在做横移和摇摆的耦合运动的同时 ,以某一匀速向前运动的月牙形刚性尾翼。计算中应用了双曲面元和压力库塔条件 ,利用面元法计算分析该三维尾翼的非定常水动力性能。探讨了前进速度、横荡和摇首的幅度、频率及其相位差对推进性能的影响 相似文献
8.
9.
控制圆柱体或翼型的行波壁会抑制大规模的分离流动,进而减少阻力。鱼类在游动过程中经常出现行波壁,而行波壁对鱼类游动性能的影响机制尚不清楚。以金枪鱼游动为基础,耦合行波壁,采用锐利界面浸没边界法(IBM)解决摆动过程带来的大变形运动边界问题。结果表明：行波壁的出现改变了金枪鱼体后涡的形成和发展,进而改变了摩擦阻力和压差阻力的分布;耦合行波壁使得摩擦阻力的波动幅值增加,压差阻力有所减小,从而降低了金枪鱼游动过程的阻力。研究的行波壁减阻机制可应用于提高仿生机器鱼的性能,随着智能材料的发展,该机制将在仿生机器鱼的研制中体现其现实意义。 相似文献
10.
11.
将仿生机器鱼的C-型转向机动划分为弯曲阶段、保持阶段和伸展阶段,首先基于计算流体力学（CFD）方法建立了鱼体与流体相互作用的耦合求解方法,其次通过二次开发FLUENT实现机器鱼在C-型转向机动过程中鱼体的大变形运动,最后数值计算了机器鱼在C-型转向机动过程中的运动性能、水动力性能和流场涡结构。计算结果表明：仿生机器鱼在弯曲阶段和保持阶段进行快速的转向;在伸展阶段,机器鱼的艏向角速度和侧向速度快速的减小至零值,而前进速度则快速的增加,在伸展阶段结束时获得一个较大的前进速度;在滑行阶段,仿生机器鱼以获得的纵向速度向前滑行,并且纵向速度缓慢的减小。机器鱼的C-型转向机动能够实现小范围内的大角度转向;在弯曲阶段和伸展阶段鱼体的快速弯曲和伸展运动各产生一个涡环,每个涡环产生一个射流,射流产生作用于机器鱼上的水动力和力矩。 相似文献
12.
水下柔性鱼形机构原理及单尾鳍板水动力试验研究 总被引：4，自引：0，他引：4
柔性鱼形机构是模拟鱼类运动的一种仿生机械系统。对鱼类运动的观察与研究 ,实质上是寻求水域中最优推进形式的过程 ,是工程优化设计的途径之一。在研究及优化柔性鱼形机构时涉及到水动力学及控制模型的问题 ,因此取出鱼形机构的尾鳍部分进行敞水试验 ,既能为有关模型的建立提供依据 ,更重要的是对鱼形机构的可行性进行论证 相似文献
13.
《海洋技术学报》2021,40(1)
推进系统是自主水下航行器的重要组成部分,传统的螺旋桨推进器虽然推进效率高,但存在着低速状态下机动性不足、噪音以及水流扰动的问题,相比之下模仿鱼类的推进方式在推进效率与机动能力上具有极大优势。在模仿鱼类的推进方式中,仿生波动鳍推进方式具有高机动性与高稳定性的特点。影响仿生波动鳍推力大小的因素主要有幅值、频率及相位差等控制参数,此外还包括波动鳍自身结构的长度、材质等物理因素,探讨物理因素的影响对于指导仿生波动鳍的设计有着重要意义。本文通过对鳐鱼形态学的研究,设计了一套简化的仿生波动鳍推进装置,并设计了仿生波动鳍的实验平台以及软硬件系统,依托于此套系统重点研究了鳍条材质、鳍条间距、鳍面长宽比、鳍面安装的松紧程度等物理因素对于波动鳍推力的影响。研究结果揭示了物理因素对于波动鳍推力影响的规律,对于今后研制高性能的仿生波动鳍推进装置提供了理论与实践上的参考。 相似文献
14.
如果SPC-Ⅱ仿生机器鱼的技术完全成熟,那么未来的潜水艇就有可能摆脱螺旋桨推进的方式,以更接近于鱼类的方式在水下运动。 相似文献
15.
水母以其高效的运动性能和灵活的感知功能,近年来在仿生学领域受到了广泛关注,可广泛应用于海洋探测和环境治理等领域。基于仿生学原理,从模拟水母的运动特性和趋光功能的角度出发,提出了一款双驱动的仿生水母,通过基于柔性机构的仿生鳍条实现水中扑动推进,通过基于管状折纸机构实现水下喷射推进,通过双驱动结构的协同驱动设计,有效提升水母推进效率。实验结果表明：双驱动模式下的仿生水母推进效率更高,摆动推进和喷射推进的最大推进力之比约为 2.7︰1,最大运行速度可达 100 mm/s,能够实现灵活的水下全向运动。模拟水母趋光特性,结合机器学习算法构建趋光控制系统,能够实现水下的趋光运动。 相似文献
16.
复杂多变的水下环境会极大地干扰仿生机器鱼的正常运动和对水下信息的感知,而鱼鳍的变形在产生推进力方面发挥了关键作用。但目前对于鱼鳍如何利用自身感觉信息来对推进力进行识别和预测的研究甚少。为了解决这一问题,通过在一个柔性传感器上集成压电层和压阻层,研制出基于压电/压阻双传感模式的柔性仿鱼鳍复合传感器,并提出了一种基于复合传感器对鱼鳍产生的推进力预测的方法。建立了基于 BP 人工神经网络的推进力预测模型并进行训练,通过皮尔逊相关分析法对输入层数据进行筛选和优化,提高了模型的预测精度。实验结果证明基于 BP 神经网络及皮尔逊相关性分析的多传感层组合的推进力预测是有效可行的,同时为机器鱼水下感知能力的提升提供了新的途径。 相似文献
17.
应用玻璃针或微吸管对分裂的金鱼(Carassius auratus)卵子进行不同分裂面的分割,或进行不同方向卵质的切割,或吸去部分卵黄质。结果是:采用上述三种方法后所发育的小鱼,都能得到一定数量的单尾鳍鱼。更有趣的是,一个已分裂的卵子分成两部分所形成的两条小鱼,其中一条形成单尾鳍,而另一条是双尾鳍。实验表明:金鱼单或双尾鳍的形成是与卵质有着密切关系的。这是因为,卵质中的某种物质——“调节因子”,存在于植物性半球卵黄囊中的一侧。该调节因子负有调控双尾鳍形成的作用:如果这种物质被分在分离的两部分卵子中,便形成两条双尾鱼;倘若进入其中之一,则会产生一条双尾,一条单尾。 相似文献
18.
为研究鱼类高速游动机理，以金枪鱼月牙形尾鳍为对象，采用面元法计算分析了其非定常水动力性能。假设尾鳍在横移和摇摆的同时，以某一匀速向前运动，并假设其在弦向和展向以某一给定规律发生变形，以模仿柔性变形。探讨了前进速度、横移和摇摆的幅度、频率及其相位差对柔性尾鳍推进性能的影响，并与做相应运动的刚性尾鳍进行了对比。 相似文献
19.
从鲤鱼卵巢中提取核酸(mRNA)注入不同发育阶段的金鱼胚胎中,观察mRNA对尾鳍发育的影响。观察结果表明:一次注射的或多次注射的,在胚胎早期均能使双尾鳍变成单尾鳍,但多次注射的,出现单尾鳍数要高;大剂量注射,甚至还可以使晚期胚胎(耳石期),也能形成单尾鳍;mRNA注入卵黄囊中所产生的单尾鳍鱼要比注入胚盘中为多;失活的mRNA不能诱导出单尾鳍的形成。 从实验所得的资料表明:鲤鱼卵巢mRNA能够诱导双尾鳍金鱼转变成单尾鳍,但这种外源mRNA的作用性质,是由具有活性的mRNA翻译成蛋白质或者以它本身直接影响或干扰胚胎中某种“调节因子”,致使双尾鳍基因不能表达,从而导致单尾鳍的形成。 相似文献
20.
采用代理模型的整体敏感度分析方法对模型泵的结构参数(叶轮叶片进口安放角和出口安放角) 进行优化设计。研究结果表明：叶轮出口安放角对喷水推进泵效率和轴功率影响较大,整体敏感度分别约为 95%和 68%;进口安放角的影响相对较小,整体敏感度分别为 5%和 32%。优化后的叶轮进口安放角和出口安放角分别为 0.69°和 3.92°,满足 Pareto 最优解,喷水推进泵效率提高了 1.7%,功率密度提高了 6%。 相似文献