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原文传递海豚摆尾推进性能仿真研究

论文题名：	海豚摆尾推进性能仿真研究
关键词：	水下航行器;仿生推进器;海豚摆尾;推进性能
摘要：	在海洋开发日益重要的现在，水下航行器给人类带来了巨大的利益，并逐渐得到了各个国家的重视。其中仿生机器海豚的研制更是热门研究内容之一。这缘于海豚拥有极佳的游动能力。人类希望通过研究海豚能进一步提高航行器的水动力性能。早期研究认为海豚有特殊的减阻机制，但是近些年的研究表明，海豚并不存在特殊的减阻机制，海豚能够如此高速游动主要在于其摆尾能够产生巨大的推力，从而支撑其持续的高速游动。　　本文以文献中某一海豚为原型，通过数值仿真方法结合网格变形技术对海豚的摆尾推进性能进行研究。主要做了以下工作：　　1．对摆尾推进的国内外研究现状、研究目的和意义进行了阐述，提出了论文的研究方法和主要内容；　　2．通过仿真计算海豚阻力以及系柱情况下的摆尾推力大小，仿真计算结果与实验数据以及相关文献结果进行对比，两者吻合较好，验证了数值计算方法的可行性，为后文的研究打下了坚实的基础；　　3．研究海豚身体摆动部分与尾鳍之间的相位差对推进性能的影响，并且参考了类推进效率的概念，采用类推进效率来评估自推进物体的推进效率，计算结果表明海豚身体摆动部分与尾鳍的相位差为90°时，推进效率最高，并且分析了其产生的原因；　　4．研究了斯特劳哈尔数对推进性能的影响，计算结果表明斯特劳哈尔数在0.25-0.4之间时，推进效率变化不大，这与文献观察结果基本一致。论文最后研究了多级变形即主体变形加上尾鳍的主动弦向变形对推进性能的影响，计算结果表明适当的尾鳍弦向变形可以有效增加推进效率。　　论文采用数学公式描述了海豚摆尾形状变化，并结合网格变形技术，用数值方法研究海豚摆尾推进性能。采用类推进效率的概念来评估自推进物体的推进效率。结果表明尾鳍的主动变形可有效增加推进效率，并为摆尾仿生推进器的设计提供了理论依据。
作者：	丁自友
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	冯大奎
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文