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仿生鱿鱼流体形态建模与数值模拟

2021-08-04分类号:Q811

【作者】黄小双  刘帆  孙翁杰  孔祥洪  刘必林  陈新军  
【部门】上海海洋大学海洋科学学院  上海海洋大学信息学院  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】随着人工智能与科技手段的逐步发展与提升,鱼类形态特征的研究与鱼类游动减阻机制对于仿生机器鱼设计与复杂游动行为至关重要。以茎柔鱼(Dosidicus gigas)为研究对象,通过对茎柔鱼样本进行视觉图像采集,利用计算机视觉技术提取生物样本形态特征,根据生物特征长度建立生物形态外轮廓方程与三维简化模型,采用数值模拟与四面体非结构网格的方法,计算分析仿生鱿鱼在高速游动过程中的流场特性。分析表明:基于轮廓方程的仿生鱿鱼简化模型在高速游动时具有较低的游行阻力,速度达13.89 m/s且俯仰角度在±30°内,其阻力系数为0.000 4~0.001 1,揭示了生物游动时其形态在减阻机制中的重要性;鱿鱼在高速游动时该种姿态为其完成俯仰、转向等奠定了流体形态基础。因此基于生物形态的外轮廓特征与计算流体力学方法为仿生鱿鱼进一步的设计与研究提供了参考依据。
【关键词】形态特征  仿生  鱿鱼  形态建模  数值模拟  计算流体力学
【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项目(20050501800)
【所属期刊栏目】上海海洋大学学报
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