自由游动的机器金枪鱼的机车头能力( Locomotive Capabilities of a Free-Swimming Robotic Tuna )

N Noviasky A Matta J Bayandor

随着我们试图更多地了解海洋和栖息在海洋中的生物，对有效的水生运输方式的需求变得非常明显。从传统的螺旋桨系统后退一步，我们着眼于自然和数百万年的自然选择来寻找灵感。成功的设计在不同的生物之间有很大的差异，这取决于他们的生活方式。从射线到水母，所使用的推进方法都是为特定目的量身定做的。考虑到海洋的辽阔和我们探索海洋的愿望，一种快速有效的移动方式将非常适合这项任务。这种类型的游泳者的一个很好的例子可以在Thunnus属中找到。金枪鱼依靠一种基于升力的推进系统，被归类为thunniform游泳。这种推进方法的大部分推力来自尾鳍和部分尾部。当尾巴扫过水面时，有趣的漩涡结构从月鳍的后缘脱落。伴随着与鱼的运动平行的速度分量，两个独立的旋涡从尾鳍的顶部和底部内表面脱落，并在鱼的纵向中心轴处相遇。从尾鳍后方垂直于体长轴的平面内的流动速度分量分析，可以最好地显示这些结果。随着时间的推移，多个尾拍的涡旋组合形成反向卡门涡街。建立了一个机器人金枪鱼和CFD模型，以最小的关节数目来近似鼠形游泳。采用改进的苏格兰轭机构将无刷直流电机的均匀旋转转换为模拟金枪鱼尾巴的振荡运动。尾翼上安装了一个伺服机构，为尾鳍提供一个可调节的攻角。金枪鱼的动态CFD模型采用ICEM CFD 18.2中建立的重叠网格技术，并在ANSYS Fluent 18.2中进行模拟。该模型在尾部的开始和鳍的底部被驱动，以代表thunniform游泳。金枪鱼的身体保持静止，因为稳定的流动通过模型。流速被选为大小和尾拍频率相当的金枪鱼速度的近似值。

SciDown文献求助系统（解决99%问题） Public Download ResearchGate