仿生尾鳍推进机理分析与减阻研究

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1、斯义考馨）相ｆＯＣＥＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦ州ＩＮＡ硕±学位论文ＩＭＡＳＴＥＲＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＾欄，＿＿ＴｈｅＰｒｏｐｕｌｓｉｗＭｅｃｈａｎｉｓｍＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＢｉ加ｉｃ（Ｔａｕｄａｌ巧〇ｎｄ－比ｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＡｎｔｉｒ英文题目．ａｄａｇ作者：付碧波指导教师；刘责杰王天健学位类别：全日制专业学位专业名称：机城工程‘究方祝电一体化技术和应用向；硏，谨ｌｉ（此论文献给我的导师和所有帮助过我的人！付碧波仿生尾？推

2、进机理分析与减阻研究学位论文完成日期：２０１５指导教师齡答辩委员会成员签字ＩＰ許独创汚明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研巧工作及取得的。，研巧成果据我所知除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得（注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢患。学位论文作者签名；签字日期：ＭＳ年Ｓ月２午日学位论文版枚使用授枚书本学位论文作者完全

3、了解学校有关保留、使用学位论文的规定，并同意心文下事项：Ｋ学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被査阅和借阅。２、学校可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采＂用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权清华大学中＂国学术期刊光盘版）电子杂志社用于出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，（授权中国科学技术信息研巧所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导瞧勺巧扳＊签字曰期：０Ｓ月签字曰巧：年；月曰２

4、／Ｓ年２＾仿生尾館推进机理分析与减阻研巧摘要。随着社会不断发展，陆上资源日趋枯竭，人类将目光投向了广羡的海洋水下机器人作为海洋资源勘探开发的重要手段越来越受到海洋大国的重视，成为目一前海洋技术研巧的热点。传统水下机器人般采用螺旋奖推进器，其推进效率低、灵活性差、噪音大等缺点己成为制约水下机器人推广应用的瓶颈。研制开发高效、，高机动和高灵活性的新型水下推进系统，是水下机器人技术发展的必然选择也是目前水下机器人技术研巧的热点方向。鱼类经过亿万年的自然进化，拥有了非凡的水下运动能力，不但具有低能耗、高效率的推进方式，而且具有很高的机动

5、性和灵活性。鱼类的推进方式为新型仿生机器人及仿生推进技术提供了新思路，开展仿生尾館推进机理研巧对开发新型水下推进系统具有重要的理论意义。本文海洋中游速较快的巧鱼为研巧对象，通过分析巧鱼尾铭摆动时产生的流场结构，。。初步探巧旗鱼尾蜂推进的机理，并进行了仿生机构的运动拟合研巧结论如下ｅｎｔ首先，，通过逆向工程技术提取旗鱼模型尾健的数据利用Ｆｌｕ动网格技术，利，对鱼尾的沉浮俯仰竊合运动的非定常流场进行了数值计算用获得的尾流区域流场特征图，分析了随体祸流和反卡口祸街产生的原理。在此基础上，探讨－（Ｓｔｒｏｕｈａ）了沉浮俯仰运动相位差、尾館摆幅

6、、斯德鲁哈尔数ｌＮｕｍｂｅｒ等参数对鱼类推进性能的影响规律。结果表明，尾館摆动形成的对称旋向的随体祸流演化为向后的射流一定范围内的优化配，从而推进鱼体髙效前进；尾館运动参数在合可使鱼体获得较高的推进力。其次，将鱼体Ｈ维模型和回转体水下航行器Ｈ维模型分别进行水动力数值模拟分析，，比较二者压力分布和阻力系数可知扁形鱼体相对于回转体外形的压力分布更加均匀。，具有更小的阻力系数研究结论为仿生型水下航行器外形优化设计提供了理论盡础。，最后，通过对旗鱼尾部运动进行数学横型分析并对简化的尾部挂动模型进。行推进力计算，获得了尾巧与尾柄在推进过

7、程中产生推力的原理并通过尾部仿生机构步态的控制，为巧效仿生推进系统设计，对尾部运动进行鱼体波仿生热合提供了理论依据。本文对尾巧的推进机理进行了初步探索，运用连杆机构对鱼体波进行仿生巧合运动，并将鱼体外形与传统回转型水下航行器进行外形水动力分析，从而为新型水下推进设备的研制提供了技术方法与理论支持。但鱼类的姿态控制和运动灵一活性有自己的独到么处，需要进步更深入的研充。关键词：计ＩＩ流体力学推进机理；动网格水动力特性；；逆向工程；；ＴｈｅＰｒｏｐｕＩｓｉｖｅＭｅｅｈａｎｉｓｍＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＢｉｏｎｉｃＣａ

8、ｕｄａｉ