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题名仿生鲔科机器鱼游动性能研究
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作者
张保成
吴业涛
张开升
鲁中间
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机构
中国海洋大学工程学院
青岛安华新元风能股份有限公司
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出处
《机械设计与制造》
北大核心
2025年第5期251-257,共7页
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基金
山东省2020年自然科学基金重大基础研究项目(ZR2020ZD31)。
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文摘
为研究仿生机器鱼游动过程中鱼体与周围流场之间流固耦合作用机理,以游动效率最高的仿生鲔科机器鱼为研究对象,应用绝对节点坐标法建立机器鱼游动时的动力学模型,使用广义Alpha方法和遗传算法求得机器鱼最优位置函数。将理论结果代入STAR-CCM+耦合流体求解器建立鱼体的游动模型,耦合结果表明当摆动幅值为0.13倍体长,摆动频率在(1.72~2.47)Hz范围内,平均巡游速度为1.2BL/s(BL为机器鱼体长的倍数),机器鱼最佳游动效率为0.4155。结果证实了机器鱼游动过程中通过制造沿尾部脱落的双列反卡门涡街,实现从周围流场汲取能量以维持自身高效率游动。通过分析机器鱼自主游动涡街产生过程得出流场雷诺数在(800~1200)时,机器鱼自主游动产生的反卡门涡街的结构达到最佳尺寸,可为仿生机器鱼效率的提高提供新的思路和方向。
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关键词
仿生机器鱼
绝对节点坐标法
遗传算法
流固耦合
游动特性
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Keywords
Bionic Robotic Fish
Absolute Nodal Coordinates
Genetic Algorithm
Fluid-Structure Coupling
Swimming Characteristics
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分类号
TH16
[机械工程—机械制造及自动化]
TP242
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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