柔性拍动翼的水动力与推进效率研究

• 作者: 刘葳兴 张之阳 李宁宇 苏玉民
• 来源期刊: 哈尔滨工业大学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 拍动翼 浸入边界法 柔性 水动力 推进效率
• 年，卷（期）: 2018,（11）
• 页码范围: 192-198
• 页数: 7页
• 分类号: O352
• 字数: 4602字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.201803051

摘要

为研究柔性拍动翼的水动力性能及指导仿生推进器的设计,应用自主开发的浸入边界法CFD程序数值模拟了三维柔性翼的非定常绕流问题.在固定的笛卡尔网格上通过基于虚拟网格的边界条件重建算法来施加复杂移动变形边界对流动的影响,以能量的视角提出一种对刚性和柔性拍动翼都适用的推进效率数值计算方法,并系统地研究了各参数对三维柔性翼推进性能的影响.结果表明:当变形运动控制参数ε处于2.0～3.5,且弦向变形系数δ为0.1时,柔性拍动翼的推进效率将超过刚性翼;柔性翼性能随变形运动控制参数的变化取决于水动力产生表象之下的涡动力学,包括翼尾缘变形对漩涡脱落的控制和展向涡量输运机制;柔性拍动翼的平均推力随无因次频率k的增大而单调增加,与实验中依靠胸鳍推进的鱼通过增加胸鳍的拍动频率来增加推力的现象是一致的;存在一个使柔性翼的推进效率最高的最优k,即实验中依靠尾鳍推进的鱼存在一个最优斯特劳哈尔数,使效率最佳的特性在模拟中得以体现.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张之阳	哈尔滨工程大学深海工程技术研究中心	3	42	2.0	3.0