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题名水下机器人减阻设计研究进展
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作者
包海默
安轩昂
宋梅萍
胡晓惠
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机构
广州美术学院工业设计学院
大连民族大学设计学院
大连海事大学信息科学技术学院
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出处
《机械设计》
北大核心
2025年第3期163-172,共10页
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基金
国家自然科学基金(61971082)。
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文摘
水下机器人在其作业过程中会受到较大的流体阻力影响,减阻设计作为影响工作效率的重要因素始终广受关注,但对该领域发展现状的系统研究尚有不足。通过文献计量方法对CNKI和WOS数据库中相关文献进行发文趋势、研究机构、研究内容与关键词进行分析梳理,总结水下机器人外形减阻、表面材料减阻和系统功能减阻3个热点研究方向。系统阐述了外形减阻研究的形态仿生法和工程优化法,表面材料减阻研究的智能材料法和仿生材料法,系统功能减阻研究的模块设计法和计算机模拟法。结果表明:水下机器人减阻设计在延长设备水下运行时间和减小能耗方面优势明显,未来研究的重点主要聚焦于外观设计仿形化、材料研究微智化和功能实现融合化等前沿方向。研究结果可为针对水下机器人减阻技术的发展和系统设计优化提供一定的理论参考。
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关键词
水下机器人
知识图谱
外形减阻
非光滑表面减阻
系统功能减阻
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Keywords
underwater robots
knowledge graph
morphological drag reduction
non-smooth surface drag reduction
system functional drag reduction
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分类号
TB17
[生物学—生物工程]
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题名小型水下巡航机器人表面减阻仿生设计
被引量：1
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作者
包海默
刘恒
何晋
安轩昂
侯舒荣
宋梅萍
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机构
大连民族大学设计学院
大连海事大学信息科学技术学院
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出处
《机械设计》
CSCD
北大核心
2023年第8期149-156,共8页
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基金
国家自然科学基金(61971082)
中央高校基本科研业务费项目(0109-T0000109)。
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文摘
为提高小型水下巡航机器人作业过程中的行进效率,基于仿生设计方法进行表面减阻设计。利用边缘提取算法和GetData软件对灰鲭鲨鱼鳞片形态与结构进行特征分析和数据提取;运用Shapr 3D和Rhino软件构建了鳞片三维模型和仿生非光滑结构表面,通过Fluent软件进行流体仿真分析,对比不同流速下的剪切应力。结果表明:当来流速度大于6 m/s时,非光滑表面剪切应力小于光滑表面剪切应力,流速为8 m/s时减阻率最高可达2.9%。仿生灰鲭鲨鱼鳞片非光滑表面模型在一定范围的来流速度下具有较好的减阻效果,但减阻率会随来流速度的增加先增后减,在特定流速下,减阻效果最佳。
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关键词
水下巡航机器人
非光滑减阻表面
仿生设计
流体仿真
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Keywords
underwater cruising vehicle
non-smooth drag reduction surface
bionic design
fluid simulation
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分类号
TB472
[一般工业技术—工业设计]
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