魚體利用流場(chǎng)能量的推進(jìn)行為及游動(dòng)軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、目前，仿魚機(jī)器人已成為仿生學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，相比其他的傳統(tǒng)水下推進(jìn)器，其具有能源利用率高，推進(jìn)速度快，適于長時(shí)間、大范圍、較復(fù)雜工況的水下作業(yè)等特點(diǎn)。仿魚機(jī)器人在海洋生物考察、海底勘探、救生以及軍事領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價(jià)值。本課題依托機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研究課題“魚體利用流場(chǎng)能量的推進(jìn)行為及新型仿魚機(jī)器人的研究”，開展了對(duì)鲹科模式魚類利用流場(chǎng)能量的推進(jìn)行為和游動(dòng)軌跡規(guī)劃研究。
　　本文從主動(dòng)、被動(dòng)兩個(gè)方面研究了魚體

2、如何利用卡門渦街流場(chǎng)的能量。通過分析流場(chǎng)參數(shù)和魚體運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的關(guān)系，確定了卡門渦街流場(chǎng)中影響魚體游動(dòng)性能的5個(gè)主導(dǎo)參數(shù)，包括：來流速度，圓柱直徑，魚體與圓柱中心距離，魚體波波長和幅值。并從這5個(gè)參數(shù)入手，主動(dòng)控制魚體在渦場(chǎng)中游動(dòng)的方式，分析其對(duì)魚體利用卡門渦街流場(chǎng)能量行為的影響。提出了魚體自主游動(dòng)的軌跡規(guī)劃算法，運(yùn)用該算法證實(shí)了魚體可以通過被動(dòng)的感受流場(chǎng)能量實(shí)現(xiàn)逆流前行這一現(xiàn)象。并且分析了卡門渦街流場(chǎng)中魚體處于圓柱后端不同位置時(shí)出現(xiàn)的

3、3種運(yùn)動(dòng)模式，從理論上解釋了出現(xiàn)不同運(yùn)動(dòng)模式的原因。
　　在魚體利用前魚尾跡流場(chǎng)能量的研究中，首先分析了魚體尾部幅值、波長、頻率和來流速度對(duì)尾渦分布的影響。提出了判斷了尾跡不同性質(zhì)渦街的斯特魯哈爾數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在雙魚游動(dòng)中，通過改變波長、頻率、相位差、縱向距離以及橫向距離，分析這些參數(shù)對(duì)后魚游動(dòng)性能的影響，并與單魚游動(dòng)時(shí)魚體的游動(dòng)性能相比較。對(duì)比結(jié)果表明，雙魚串列有利于流體阻力的減小，三角形陣列是魚類群游的最佳隊(duì)列方式。
　　本文