水下仿生推進(jìn)機(jī)理：動(dòng)力學(xué)與CFD分析

目錄

第1章緒論

1.1研究背景

1.2魚(yú)類仿生學(xué)的研究?jī)?nèi)容

1.3復(fù)合波動(dòng)推進(jìn)魚(yú)類概述

1.3.1魚(yú)類推進(jìn)模式分析

1.3.2魚(yú)類游動(dòng)性能評(píng)價(jià)

1.4仿生機(jī)器魚(yú)研究現(xiàn)狀

1.4.1剛性結(jié)構(gòu)仿生機(jī)器魚(yú)

1.4.2柔性結(jié)構(gòu)仿生機(jī)器魚(yú)

1.4.3剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)機(jī)器魚(yú)

1.5水下仿生機(jī)理研究現(xiàn)狀

1.5.1魚(yú)游水動(dòng)力學(xué)理論研究

1.5.2魚(yú)游實(shí)驗(yàn)研究

1.5.3魚(yú)游數(shù)值模擬研究

1.5.4魚(yú)體變剛度特性研究

1.6水下仿生技術(shù)難點(diǎn)

1.7本書(shū)主要內(nèi)容

參考文獻(xiàn)

第2章波動(dòng)推進(jìn)魚(yú)類運(yùn)動(dòng)的復(fù)模態(tài)特征

2.1引言

2.2波動(dòng)推進(jìn)魚(yú)類運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

2.2.1復(fù)合波動(dòng)運(yùn)動(dòng)的描述

2.2.2復(fù)合波動(dòng)運(yùn)動(dòng)無(wú)量綱化

2.2.3魚(yú)類復(fù)合波動(dòng)運(yùn)動(dòng)的討論

2.3波動(dòng)運(yùn)動(dòng)對(duì)推進(jìn)性能的影響

2.3.1游動(dòng)速度分析


2.3.2游動(dòng)效率分析

2.4魚(yú)類復(fù)合波動(dòng)曲線復(fù)模態(tài)分析

2.4.1復(fù)模態(tài)分解方法

2.4.2樂(lè)錦鳚魚(yú)波動(dòng)曲線的復(fù)模態(tài)分析

2.4.3虹鱒魚(yú)波動(dòng)曲線的復(fù)模態(tài)分析

2.5魚(yú)類復(fù)模態(tài)特征的影響因素

2.5.1離散間隔數(shù)的影響

2.5.2波動(dòng)曲線波數(shù)的影響

2.5.3包絡(luò)線參數(shù)的影響

2.5.4魚(yú)體長(zhǎng)徑比的影響

2.6波動(dòng)推進(jìn)運(yùn)動(dòng)的復(fù)模態(tài)特征

2.6.1魚(yú)類游動(dòng)復(fù)模態(tài)分析

2.6.2行波系數(shù)與波長(zhǎng)的關(guān)系

2.6.3行波系數(shù)與包絡(luò)線的關(guān)系

2.6.4魚(yú)類波動(dòng)推進(jìn)模式新分類——行波系數(shù)法

2.7本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)








第3章波動(dòng)推進(jìn)魚(yú)類動(dòng)力學(xué)建模

3.1引言

3.2魚(yú)類波動(dòng)運(yùn)動(dòng)的離散化

3.2.1波動(dòng)運(yùn)動(dòng)的離散基礎(chǔ)

3.2.2魚(yú)類運(yùn)動(dòng)的離散模型

3.2.3魚(yú)類離散模型參數(shù)優(yōu)化

3.3魚(yú)類游動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型

3.3.1游動(dòng)魚(yú)體建模分析

3.3.2魚(yú)體受力分析

3.3.3魚(yú)體運(yùn)動(dòng)求解——振型疊加法

3.3.4魚(yú)體運(yùn)動(dòng)求解——常微分方法

3.4魚(yú)體游動(dòng)動(dòng)力學(xué)特性分析

3.4.1魚(yú)體模型參數(shù)

3.4.2魚(yú)體波特性分析

3.4.3激勵(lì)特性對(duì)游動(dòng)性能的影響

3.5本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)


第4章魚(yú)類推進(jìn)變剛度動(dòng)力學(xué)特性

4.1引言

4.2魚(yú)類冗余串并聯(lián)生理結(jié)構(gòu)

4.2.1魚(yú)類的骨骼結(jié)構(gòu)

4.2.2魚(yú)類的肌肉性能

4.2.3魚(yú)類骨骼、肌肉的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)

4.2.4魚(yú)體變剛度結(jié)構(gòu)

4.3冗余串并聯(lián)魚(yú)體結(jié)構(gòu)模型

4.3.1魚(yú)體模型尺寸

4.3.2魚(yú)體模型質(zhì)量與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

4.4冗余串并聯(lián)魚(yú)體剛度設(shè)計(jì)

4.4.1剛度設(shè)計(jì)方法

4.4.2串并聯(lián)結(jié)構(gòu)變剛度分析

4.4.3冗余串并聯(lián)結(jié)構(gòu)魚(yú)體變剛度設(shè)計(jì)

4.5基于SimMechanics的魚(yú)游仿真分析

4.5.1魚(yú)游仿真模型

4.5.2仿真模型參數(shù)設(shè)置

4.5.3魚(yú)體包絡(luò)線的擬合

4.5.4變剛度魚(yú)體的游動(dòng)性能

4.6魚(yú)類變剛度特性實(shí)驗(yàn)研究

4.6.1實(shí)驗(yàn)方案

4.6.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造

4.6.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

4.7本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)

第5章魚(yú)類推進(jìn)復(fù)模態(tài)動(dòng)力學(xué)特性

5.1引言

5.2基于黏彈性梁的魚(yú)游模型

5.3柔性魚(yú)類復(fù)模態(tài)特性分析

5.3.1魚(yú)體自由振動(dòng)特性分析

5.3.2魚(yú)體強(qiáng)迫振動(dòng)特性分析

5.3.3魚(yú)體波動(dòng)曲線復(fù)模態(tài)的產(chǎn)生原因

5.4機(jī)械阻抗對(duì)魚(yú)類擺動(dòng)曲線的影響

5.4.1魚(yú)體阻尼對(duì)擺動(dòng)曲線的影響

5.4.2魚(yú)體剛度對(duì)擺動(dòng)曲線的影響

5.5魚(yú)體復(fù)模態(tài)特性實(shí)驗(yàn)研究

5.6本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)


第6章模擬魚(yú)類游動(dòng)的數(shù)值方法

6.1引言

6.2流固耦合數(shù)值方法概述

6.2.1流固耦合分析

6.2.2浸入邊界法分類

6.3不可壓NavierStokes方程求解

6.3.1控制方程

6.3.2亞格子應(yīng)力模型

6.3.3空間離散

6.3.4時(shí)間離散

6.3.5壓力方程

6.3.6邊界條件

6.3.7MPI并行計(jì)算

6.4浸入邊界描述方法

6.4.1拉格朗日界面描述方法

6.4.2Levelset界面描述方法

6.5基于邊界重構(gòu)的LSIB數(shù)值方法

6.5.1LSIB數(shù)值方法

6.5.2浸入物體升阻力的計(jì)算

6.6數(shù)值方法算例驗(yàn)證

6.6.1靜止圓柱繞流

6.6.2靜止圓球繞流

6.6.3強(qiáng)迫振動(dòng)圓柱繞流

6.6.4圓柱渦激振動(dòng)

6.6.5圓球的自由下落

6.7LSIB數(shù)值方法的討論

6.7.1網(wǎng)格數(shù)的影響

6.7.2重復(fù)初始化次數(shù)的影響

6.8本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)


第7章魚(yú)類游動(dòng)數(shù)值模擬研究

7.1引言

7.2魚(yú)類游動(dòng)CFD模型

7.2.1約束游動(dòng)魚(yú)體模型

7.2.2自由游動(dòng)魚(yú)體模型

7.3約束魚(yú)游模型的數(shù)值模擬

7.3.1擺動(dòng)頻率對(duì)游動(dòng)性能的影響

7.3.2擺動(dòng)幅值對(duì)游動(dòng)性能的影響

7.3.3行波系數(shù)對(duì)游動(dòng)性能的影響

7.4魚(yú)類尾跡渦街結(jié)構(gòu)分析

7.4.1二維魚(yú)體的尾跡渦街結(jié)構(gòu)

7.4.2三維魚(yú)體的尾跡渦街結(jié)構(gòu)

7.5鲹科魚(yú)類自主游動(dòng)性能分析

7.5.1流體雷諾數(shù)對(duì)游動(dòng)性能的影響

7.5.2擺動(dòng)幅值對(duì)游動(dòng)性能的影響

7.5.3行波系數(shù)對(duì)游動(dòng)性能的影響

7.6鰻鱺科魚(yú)類自主游動(dòng)性能分析

7.7魚(yú)體外形與擺動(dòng)曲線匹配分析

7.7.1擺動(dòng)曲線對(duì)游動(dòng)性能的影響

7.7.2魚(yú)類外形對(duì)游動(dòng)性能的影響

7.8本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)

附錄魚(yú)類波動(dòng)曲線生物學(xué)數(shù)據(jù)

參考文獻(xiàn)