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二自由度振荡水翼推进性能分析及实验研究
| 论文题名： | 二自由度振荡水翼推进性能分析及实验研究 |
| 关键词： | 振荡水翼;仿生推进;耦合运动;数值模拟 |
| 摘要： | 仿生推进是近些年逐渐兴起的一种新型推进方式，通过模仿水下生物的生态结构和运动方式，以达到良好的推进性能，为水下推进装置的研制提供了新的思路，丰富和完善了水下推进技术。本文通过模仿海龟前肢水翼推进方式，对振荡水翼推进装置进行了设计和研究。海龟水翼运动方式独特，依靠前肢水翼和后肢蹼翼的协调运动可以实现前行、升沉、转艏和悬停等复杂的运动，同时也可以在陆地上爬行，实现两栖运动。本文主要从振荡水翼推进原理分析，二自由度振荡水翼非定常流场数值模拟，二自由度振荡水翼推进装置总体方案设计及水池实验验证四部分进行了振荡水翼法推进技术的研究工作。 综合分析国内外对于振荡水翼推进法和推进载体技术的研究，从基于升力/阻力运动模式的角度对水翼法推进机理进行了理论研究。建立“拍旋”“位旋”耦合运动模型，从振荡水翼运动规律、影响推进性能的参数耦合分析等方面开展了振荡水翼推进技术的研究工作，为推进装置的研究提供了理论依据。 利用流体仿真软件Fluent对二自由度振荡水翼在不同参数（运动幅值、运动频率、来流速度等）耦合下的推进性能进行了数值模拟，并对二维振荡水翼尾涡形成和脱落的过程进行观察，同时利用Fluent仿真结果对相关驱动装置的参数进行计算，为二自由度振荡水翼推进装置的结构设计打下基础。 在理论分析和数值模拟分析的基础上，完成了相关驱动装置的选型工作，进行了振荡水翼推进装置的设计，包括驱动系统设计和控制测量系统设计，实现振荡水翼推进装置速度闭环和位置闭环的双闭环控制。 搭建二自由度振荡水翼推进装置实验平台，在不同参数耦合下进行振荡水翼水池实验，利用六轴力传感器对推力/升力进行测量，并与 Fluent数值模拟结果对比，分析不同参数对推进性能的影响。 |
| 作者： | 孔德慧 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 徐建安;董振刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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