摆幅对仿金枪鱼尾鳍推进性能的影响

针对仿金枪鱼尾鳍,开展摇摆幅度对其推进性能影响的研究。首先,基于浸入边界法实现对尾鳍数值模拟,通过试验比对验证数值方法的有效性。然后,建立仿金枪鱼尾鳍的三维模型,数值模拟其不同摇摆幅度下推进性能的变化。最后,对仿真结果进行对比分析。结果表明,在大摇摆幅度下,随着摇摆幅度增大,尾鳍受到平均推力系数缓慢增大,推进效率快速下降。研究可为仿金枪鱼尾鳍类机器的设计和控制提供参考和指导。     

尾鳍柔性变形对仿金枪机器鱼自主游动的影响

以自由游动为基础,研究和探讨了尾鳍柔性对仿金枪鱼水下机器人自主加速及巡游运动的影响.首先应用计算流体动力学(CFD)技术建立自主游动的计算模型,然后对不同柔性变形参数下的仿金枪鱼的运动和水动力性能进行模拟和分析.结果表明:当仿金枪鱼自主加速到稳定巡游时,其阻力和推力达到平衡;尾涡对推力有增加作用.弦向柔性变形相位角、变形位置、变形幅度及拱度对自主游动的巡游速度和尾鳍水动力性能有重要影响.使弦长前半部分也发生变形可以提高推进效率;当柔性变形落后横移运动π/2相位或取适当的变形幅度和拱度时,仿金枪鱼自主游动的推进效率取得极大值.     

仿鱼推进器的水动力性能研究

结合仿鱼推进双体船的实验模型,在解决了单体单尾机器鱼运动时摇艏问题的基础上,建立仿鱼推进器尾鳍运动的数值计算模型,用面元法计算尾柄与尾鳍以不同相位角摆动时尾鳍的平均推力性能和平均推进效率曲线,计算尾柄与尾鳍同相位摆动时尾鳍摆动频率与摆动过程中最大推力的关系曲线,从计算结果可以看出,对于双体双尾仿鱼推进器在设计中尾柄和尾鳍可以刚性联接,并适当增加尾鳍的摆动频率可以极大地提高尾鳍摆动过程中产生的最大推力,提高仿鱼推进器的推进功率.     

新型浅吃水双尾鳍渔船船型的研究

双尾鳍船型目前普遍应用于浅吃水肥大型的运输船上，对改善其阻力、推进性能和耐波性方面均有明显的效果。然而在相对较瘦的小型渔船上未见有所应用、作者通过理论分析，在国内提出在渔船上采用双尾鳍船型。本文对浅吃水渔船的尾鳍形状设计进行了探讨，并就设计的两种不同形状的尾鳍船型进行了阻力、推进和耐波性的模型试验。结果表明，只要尾鳍合理，可使其阻力、推进和耐波性能优于普通的双桨渔船以及目前渔民惯用的三机三桨推进的     

无缆微型仿鱼泳动机器人的设计与运动分析

根据鱼类的游动推进原理,提出一种基于螺线管线圈结构的外磁场驱动微型仿鱼机器人的设计方案,构建了其实验控制系统,分析了机器人在液体中的推进力和动力学模型,以及尾鳍对其推进性能的影响。实验结果表明,不同的尾鳍摆动频率和尾鳍长度对推进速度有很大影响,其运动速度随驱动频率的增大而逐步增大,但当驱动频率大于7 Hz时运动速度减慢。实验结果与理论分析相一致。     

双尾鳍渔船船型的耐波性试验研究

本文分析了深、浅吃水双尾鳍渔船的耐波性模型试验（试验项目包括：流线试验；静水中自由衰减试验；横摇、纵摇、升沉试验；船艏垂向加速度测定；甲板上浪试验和螺旋桨出水频率试验），与实船在不规则波中的性能预报，及具有良好耐波性的球尾渔船进行比较。结果表明：浅吃水双尾鳍渔船船型具有良好的耐波性。     

仿鱼推进的实验研究

模仿金枪鱼的摆尾推进方式,制作了单尾仿生机器鱼.实验测量了机器鱼的航行速度、阻力和系泊状态时尾鳍摆动产生的推力.针对单尾鳍摆动存在的机器鱼的摇艏问题,进一步设计出双尾鳍仿鱼推进器,并将其应用于小水线面双体船,制作了仿生双尾推进的实验平台.在水池中进行了实验研究,结果表明:仿生双尾推进不仅解决了单尾机器鱼游动时的鱼体晃动问题,而且还具有优良的推进效率和操纵性能.作为一种新型的仿生推进器,仿生双尾推进具有广阔的工程应用前景.     

机器海豚尾鳍运动模型的建立及仿真

以海豚背腹式摆动推进方程为基础,应用坐标变换的方法,建立了描述海豚尾鳍俯仰--沉浮运动的数学模型,同时建立了描述豚尾各运动参数之间关系的方程,随后运用Matlab的仿真功能再现了海豚在游动过程中尾鳍的运动规律.该模型可用于定性描述运动参数对海豚推进性能的影响,为进一步研究豚尾动力学提供了理论基础,同时也为机器海豚尾鳍的控制设计提供了理论依据.     

基于尾鳍攻角的机器海豚推进控制研究

研究了尾鳍攻角对机器海豚推进的影响,以绕有限翼展机翼不可压缩流动理论为基础,将机器海豚的尾鳍建模为有限翼展机翼并进行了受力分析,得出了尾鳍攻角变化律与推进力及推进效率之间的关系.将两关节的机器海豚视为一个多刚体系统,给出了在不考虑机器海豚头部垂直晃动情况下的动力学方程.基于尾鳍攻角变化律得到动力学方程的迭代求解形式,通...     

鲤鱼吻端和尾鳍细胞的生长形态及增殖能力比较研究

采用组织块贴壁法,对鲤鱼的吻端和尾鳍进行细胞的离体培养,观察所获得细胞的形态,并总结每种细胞的形态学特点,同时绘制F5代细胞的生长曲线.研究结果表明,在原代细胞培养过程中,鲤鱼吻端细胞生长较快,以上皮样细胞为主,而鲤鱼尾鳍细胞生长较慢,以成纤维细胞居多.传代培养发现,通过控制胰蛋白酶消化的时间,尾鳍组织经2～3代筛选后可获得较纯的成纤维细胞.从F5代生长曲线看出,鲤鱼尾鳍细胞增殖能力略强于吻端细胞,因此鲤鱼尾鳍组织是较适宜的成纤维细胞体外培养材料.     

鱼形微机器人推进的力学分析

基于鱼类肌肉水动力学的研究,利用鱼类尾鳍与微机器人摆翼运动相似性,对仿生鱼形微机器人摆翼所产生的推进力进行了分析。分析表明,鱼形微机器人推进力与流体的粘性系数、摆翼面积和偏移角等因素有关。     

两种斜翅管表面碳酸钙垢初始阶段结垢特性

进行了3种强化管在不同碳酸钙溶液浓度和流速下的动态结垢实验,得到碳酸钙浓度、流速和不同管型对碳酸钙析晶垢结垢过程的影响.结果表明,碳酸钙浓度增大,使溶液中均相成核速率和所形成晶核的生长速率增大,使溶液换热表面界面的污垢晶粒浓度和成垢离子浓度均增大,前者使更多的污垢附着换热面,而后者使表面异相成核速率和生长速率增大.流速增大,使光管表面形成的晶核、污垢晶体和污垢热阻均减少,而诱导期延长;使平直和锯齿斜翅管初始成核增多,但诱导期延长,而结垢量和污垢热阻减小.平直和锯齿斜翅管在清洁状态和结垢状态下均具有比光管更大的总换热系数、更小的污垢热阻,尽管结垢量略多.在相同结垢状态下,锯齿斜翅管的结垢量和污垢热阻大于平直斜翅管的,但是,其总换热系数仍大于平直斜翅管.     

开缝翅片压降和换热特性的数值模拟

利用计算流体力学软件STAR—CD研究了开缝翅片管式换热器的换热和压降特性，分析了开缝翅片厚度对换热器压降、换热特性的影响，并用场协同理论分析了计算结果．得出了翅片开缝能起到强化翅片换热的效果且开缝翅片厚度存在最佳值等结论，为优化新型管翅式换热器提供参考．同时，将模拟计算结果与实验结果加以比较．结果表明，数值模拟与实验结果基本吻合．     

不锈钢带材表面翅成形的研究

研究了正犁削不锈钢表面翅成形的加工机理，探索了形成规则翅片的刀具几何参数及犁削条件，着重对翅的形成过程进行了分析，并建立了数学模型，理论分析和实验结果表明，翅的形成过程包括导入，犁切堆积及成翅三个阶段，而犁切堆积阶段是翅形成的关键，翅的高度随犁切深度的增加而增大，且翅高比犁切深度大。     

翅片管式换热器空气侧流动及换热性能的数值模拟

借助CFD软件对3种不同类型的翅片管式换热器(平直翅片、均匀波纹翅片和倾角渐增波纹翅片)的流动传热性能进行了三维数值模拟计算,得出了在不同入口风速下各流域中心面的温度场、压力场和速度场分布图,计算出各翅片表面在不同风速下的平均传热系数和阻力系数,并与相关实验数据对比,证明该数值模拟的正确性.研究结果表明,倾角渐增波纹翅片的平均努谢尔数比平直翅片的高13.8%~29.3%,比均匀波纹翅片的高5.5%~10.3%,其强化传热效果显著.     

错齿翅片的传热与阻力性能试验

对9种不同结构参数的错齿翅片进行传热和流动阻力性能试验,分析比较翅片的间距、高度和节距等结构参数对其传热因子和阻力性能的影响.同时,利用场协同原理揭示错齿翅片强化传热的机理,并采用单位面积泵功率的评价方法,比较9种翅片的强化传热效果.结果表明,错齿翅片的节距和长度对其热工性能影响最为显著.     

Mechanical design and implementation of a new biomimetic robot fish

A mechanical design method of robot fish is introduced in this paper.Based on this method an antonomous 3-Dimension(3D)locomotion robot fish with two pectoral fins and a caudal fin is developed.The pectoral fin mechanism has 3 degrees of freedom(3-DOFs),which enables the robot fish to realize yawing and pitching motions by controlling two pectoral fins.And the caudal fin mechanism is designed based on fish body wave curve fitting.The forward velocity can be adjusted by changing the caudal mechanism's oscillating frequency.Finally a physical implementation of the robot fish and experimental results are given.     

内螺旋翅片管应用于电喷射加热器的研究

根据理论分析及实验观察，提出了电喷射加热器管内水被加热过程的模型，观察了冰同喷射加热管出口处水流态，其中内螺旋翅片管内水流态呈螺旋状，而光壁管，直翅片管均沿轴线平行，试验结果表明：内螺旋翅片管制成的电喷射加热器出开水时间最快和出开水量最大，其次分别是直翅片管和光壁管，另外采用内螺旋翅片管制成电喷射加热器金属块温度最低，其次分别是直翅片管和光壁管。     

基于FUZZY-PID复合控制的减摇鳍控制系统仿真

设计了基于模糊控制和PID控制理论的FUZZY-PID复合控制减摇鳍控制系统,以横摇角和横摇角速度为输入量,鳍角为输出量,基于Conolly理论建立了船舶模型,利用MATLAB针对不同海情对控制器进行了仿真,结果表明减摇鳍模糊控制器动态响应性能和稳态控制精度均十分理想,能够满足减摇鳍控制系统的控制要求。