李广浩, 冯 娜,2, 刘贵杰

基于仿生鱼体结构的平板减阻方法

李广浩1, 冯 娜1,2, 刘贵杰1

(1. 中国海洋大学 工程学院, 山东 青岛, 266100; 2. 山东交通职业学院 航海系, 山东 潍坊, 261206)

海洋环境复杂, 流速变化幅度大, 一般的减阻方式在海洋中表现不稳定, 为更好地适应海洋环境, 文中提出一种新型减阻方法, 并通过数值仿真与试验的方法验证了减阻效果。首先根据仿生学原理, 选择推进方式为靠身体/尾鳍游动模式的鱼类作为研究对象, 仿照鱼体重新建立模型。其次, 通过数值仿真的方法研究模型长度、高度和厚度对减阻效果的影响, 总结减阻规律并初步探究其减阻机理。通过流体试验验证了数值仿真的正确性。试验结果表明, 随着模型长度的增加, 其减阻效果会逐渐变差, 但产生最佳减阻效果时的流速并不受长度的影响; 模型高度的变化对整体减阻效果有很大影响; 随着厚度的增加, 模型将在更大的流速范围内出现减阻效果。重新建立的模型可以有效降低阻力, 并具有广泛的流速适用范围, 可以更好地适应海洋环境。

仿生鱼; 减阻; 流体试验

0 引言

能源问题一直制约着水下航行器的发展, 如何在水下有效节约能源受到越来越多人的关注。众所周知, 不同流体因为黏性不同导致摩擦阻力有很大区别, 航行器在水中所受阻力约为空气中的800倍。相关研究表明, 水下航行器运动时所受的粘滞阻力占总阻力的40%~80%[1], 水下航行器的大部分能源用于克服航行阻力。……