粘性流场中鱼类胸鳍的水动力分析

作     者：王兆立 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苏玉民

授予年度：2008年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：胸鳍 RANS FLUENT 动网格 水动力 

摘      要：鱼类游动具有高速、高效、高机动性和低噪声等特点,将鱼类推进和操纵系统用于水下机器人,替代传统的桨—舵系统,有着十分重要的意义。目前水下仿生技术研究集中于尾鳍/鱼体推进,但在低速情况下,很多鱼类是利用胸鳍实现良好的动力定位和机动。 本论文通过对基于求解雷诺平均纳维—斯托克斯(RANS)方程的商用CFD软件FLUENT的二次开发,采用其先进的动网格技术以及强大的后处理系统,首先计算了刚性胸鳍在二自由度运动模型下以特定频率运动时的水动力性能并与涡格法的计算结果和实验结果进行了对比分析;其次探讨了雷诺数、壁面条件、相位差、振幅改变情况下胸鳍在不同频率下作二自由度耦合运动时的水动力性能;最后在此为基础上,计算分析了刚性胸鳍三自由度运动模型的非定常水动力性能。研究表明,将基于粘性求解器的计算流体力学软件应用于分析计算刚性胸鳍推进机理的水动力性能上,是切实可行的。但鱼类的推进和操纵方式有自己的独特之处,需要进一步更深入的研究。