魚類C形起動的運動特性及機理研究.pdf

1、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文魚類C形起動的運動特性及機理研究姓名：敬軍申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：流體力學(xué)指導(dǎo)教師：尹協(xié)振20050501中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博上學(xué)位論文效果。為了進(jìn)一步研究魚類c形起動的細(xì)節(jié)，本文在活魚實驗基礎(chǔ)上建立了一個c形起動的二維模型，并利用FLUENT軟件對二維模型進(jìn)行了計算。結(jié)果表明，=維模型的尾跡流場計算結(jié)果與真實的魚類c形起動的尾跡流場類似，但也存在一些不同點；在二維模型里，魚體的外形對于C形起動的尾跡流場并無明

2、顯的影響?；铘~觀測實驗和二維模型分析認(rèn)為。魚類在完成c形起動過程中，可以把魚的動作分解為軀干動作和尾鰭動作。其中尾鰭動作是不同魚類c形起動過程中共有的相似動作，也是整個C形起動過程中最主要的動作。因此在簡化魚類c形起動的物理問題時，可以認(rèn)為尾鰭動作是魚類C形起動的特征動作。本文用模型實驗?zāi)M了尾鰭在C形起動中的動作特征。運動過程由三部分組成：翼型從初始位置擺到最大擺幅所需時間Tu，翼型在最大擺幅處停頓時間Ts和從最大擺幅回到初始位置時間

3、Td。研究發(fā)現(xiàn)，決定尾跡流場的主要參數(shù)是Ts，Ts是否為0決定了流場的不同結(jié)構(gòu)：Tu、Td的大小決定了尾跡流場中旋渦的強度，一般說，時間越短，其對應(yīng)的旋渦越強；擺動的最大幅度同時也影響了流場中旋渦的強度以及相應(yīng)位置，但對于流場的特征結(jié)構(gòu)無影響作用。最后，本文根據(jù)魚類尾鰭的種類，選取了五種代表性的尾鰭形狀作為實驗?zāi)Ｐ?，研究了不同形狀的尾鰭模型在C形起動過程中產(chǎn)生的尾跡流場，發(fā)現(xiàn)不同尾鰭模型誘導(dǎo)產(chǎn)生的尾跡流場特征各不相同；進(jìn)而，測量了不同尾

4、鰭模型在C形起動過程中所受的力和力矩，并對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)分析和總結(jié)；發(fā)現(xiàn)在前后半個周期比值相同的情況下(即Tu：Td相同)，同一尾鰭模型受的力矩大小與對應(yīng)的轉(zhuǎn)動時間的平方(Tu或Td)成反比關(guān)系，即MT～；不同尾鰭模型之間可以用無量綱面積三階矩歸一化，求得近似一致的力矩系數(shù)。本文還分析了不同形狀尾鰭對機動性能的影響，發(fā)現(xiàn)鯽魚形性能最好，鯊魚次之，燕尾形最差，結(jié)論與自然界魚類的進(jìn)化趨勢相吻合。關(guān)鍵詞：C形起動，鯽魚，黃顙魚，Weihs