仿生鱿鱼俯仰姿态下水动力学数值模拟
2021-08-04分类号:Q811
【部门】上海海洋大学海洋科学学院 上海海洋大学信息学院 上海海洋大学工程学院 国家远洋渔业工程技术研究中心 大洋渔业资源可持续开发教育部重点实验室 农业农村部大洋渔业开发重点实验室
【摘要】鱿鱼作为海洋高等软体动物,其柔性特征与腕部特点为其机动性奠定了基础。为研究仿生鱿鱼柔性触腕在不同俯仰角度下的弯曲特性,选择茎柔鱼为仿生对象,建立仿生鱿鱼不同俯仰角度下的简化三维模型,并根据不同俯仰角度假设触腕不同弯曲特性。根据三维简化模型,采用数值模拟方法,分析比较仿生鱿鱼在不同俯仰姿态下与触腕弯曲下的水动力特性。研究认为,仿生鱿鱼采用柔性触腕协调游动时,为其俯仰姿态的完成提供了有利的转矩,俯仰角最大为45°时其力矩系数达到-0.0017,更有利于其高速游动时俯仰姿态的调整与游动方向的改变;仿生鱿鱼在完成俯仰姿态时可以通过改变腕部的弯曲程度,更及时高效地调整姿态与改变游动方向,且所需能耗较小。研究结果对仿生鱿鱼柔性触腕的控制提供了依据与参考,同时为研究其高机动性游动行为与材料的选取奠定了基础。
【关键词】仿生 鱿鱼 俯仰游动 柔性特征 机动性 数值模拟
【基金】国家重点研发计划(2019YFD0901404);; 国家自然科学基金(41876141);; 上海市科技创新行动计划(10DZ1207500);; 2020年地方院校能力建设(20050501800)
【所属期刊栏目】上海海洋大学学报
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