具有骨架增强波状鳍的仿生水下机器人的数值研究

石广宇和肖青(2021)具有骨架增强波状鳍的仿生水下机器人的数值研究。 欧洲力学杂志-B/流体, 87.第75-91页。国际标准编号0997-7546(https://doi.org/10.1016/j.euromechflu.2020.12.009)

[Shi-Xiao-EJMB-2021缩略图-生物激励水下机器人与骨骼增强的数字研究]
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 文本。文件名：Shi_Xiao_EJMB_2021_数字_调查_of_a_bio_inspired_underswater_robot_with_skeleton_informated.pdf
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摘要

本文采用完全耦合的流体-结构相互作用模型，对具有一对射线支撑的起伏胸鳍的仿生水下机器人的推进性能进行了数值研究。在该模型中，柔性鳍射线用非线性欧拉-贝努利梁表示，而周围流场通过求解Navier-Stokes方程进行模拟。从运动学上讲，每个胸鳍都是通过沿着每条鳍线单独分布的时变力独立激活的，这些力模拟了可以主动弯曲鳍线的肌腱的效果。我们发现，生物吸气机器人的推进性能与胸鳍前缘光线和后缘光线的相位差密切相关。结果表明，在对称运动学的情况下，当相位差为90度时产生最大推力，而最大推进效率的点随着运动频率的变化而变化。研究还发现，对于特定的参数设置，产生净推力的频率存在一个最小值，随着相位差的增加而增加。与对称运动学相比，非对称运动学产生更复杂的水动力和力矩，这可能有利于转弯机动。

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