仿金枪鱼水下机器人摆动-滑行游动数值研究

作     者：刘焕兴 苏玉民 庞永杰 LIU Huan-xing;SU Yu-min;PANG Yong-jie

作者机构：哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室哈尔滨150001 北京特种机械研究所北京100143 

出 版 物：《船舶力学》 (Journal of Ship Mechanics)

年 卷 期：2020年第24卷第2期

页      面：145-153页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(510090384) 

主　　题：水下机器人 摆动-滑行 自主游动 尾涡 滑行比 速度功率比 

摘      要：为探讨摆动-滑行方式的游动机理,本文基于RANS求解器和区域网格整体动态运动技术,建立了仿金枪鱼水下机器人摆动-滑行的自主游动计算模型,数值模拟其从某一速度自由加速到速度值稳定波动状态,分析了游动稳定时速度、水动力、尾涡等的变化特点,并比较了不同滑行时间的影响。计算结果表明:摆动滑行时间相同时,机器人的速度均值比正常游动下降了30%,但波动幅值为后者的3倍;水动力的大幅快速变化导致摆动阶段游动效率下降,但在滑行阶段利用了滑行惯性和尾流区的脱落涡吸收能量。随滑行比增大,游动速度均值下降,但速度功率比却逐渐上升。所计算工况下,滑行比不小于0.6时,摆动-滑行游动比正常游动更节省能量。