海洋鱼类仔鱼在早期发育和饥饿期的巡游速度

本文运用红外光源和录象系统首次对大西洋鲱(Clupea harengus L.)的两个地理种群:苏格兰西海岸和波罗的海鲱、大西洋鳕(Gadus morhua L.)和欧洲江鲽(Platichthyslesus L.)由人工授精来源的卵黄囊期仔鱼以及苏格兰西海岸鲱的较大仔鱼(36和60日龄)在早期发育和饥饿期的巡游速度作了测定。仔鱼巡游模式的发育和完善符合种的发育和生长过程。卵黄囊期仔鱼在卵黄囊耗尽前后仍不能建立外源性摄食,或较大仔鱼在停食后,其巡游速度都有增快的倾向,一般均在抵达“不可逆点”(PNR,即the point-of-no-return)前两天左右达到高峰值。所记录到的平均[一次游泳过程或1000毫秒(ms)间期]和最大(20 ms间期)巡游速度的高峰值分别为1.1—1.2和2.3—3.4BL/s(体长/秒,鲱),1.7和5.7BL/s(鳕)以及1.6和4.1BL/s(江鲽)。此外,本文还对饥饿仔鱼的巡游速度和摄食生态的相互关系作了初步探讨。

基于CEL法的柔性仿生机器鱼模型及巡游速度研究

为了研究柔性仿生机器鱼的设计参数(鱼体刚度、鱼体摆动频率、鱼体摆动幅值)对巡游速度的影响规律,并据此得出仿生机器鱼在达到较优巡游速度时的参数组合,文中首先根据耦合欧拉-拉格朗日(简称CEL)法的基本原理建立了柔性仿生机器鱼自主游动的流固耦合模型,然后通过正交试验得到不同组合的设计参数,并通过数值仿真模拟在不同参数组合下仿生机器鱼的巡游表现,最后根据仿真数据统计出各项设计参数对仿生机器鱼巡游速度的影响,并据此得到较优的参数组合。结果表明:CEL法能够考虑柔性仿生机器鱼在游动过程中的柔性变形,因而能够更加真实地反映实际情况中柔性仿生机器鱼的游动行为;在样本范围内,柔性仿生机器鱼模型的巡游速度随着鱼体刚度和鱼体摆动幅值的增加而呈现先增后减的趋势,随着鱼体摆动频率的增加呈现增加的趋势;在鱼体刚度(弹性模量)为30 MPa、鱼体摆动幅值为0.13倍体长、鱼体摆动频率为5.16 Hz时,柔性仿生机器鱼的巡游速度达到较高的水平。

仿生机器鱼巡游性能分析与实验

以鱼体运动行波方程为动力学基础,参照鱼体尾部运动函数方程设计了"BLRF--I"系列仿鲹科机器鱼.在该系列机器鱼中,采用模块化设计结构,可以方便地更改尾部驱动舵机的数量,形成仅有驱动舵机数量不同、其他机制完全相同的单关节、两关节和三关节仿生机器鱼.对"BLRF--I"系列机器鱼的巡游速度与最小转弯半径进行实验分析.结果表明,"BLRF--I"系列机器鱼尾部驱动舵机数量的增加可以有效地提高巡游速度,最小转弯半径在舵机数量为2时达到最小.进而论证了仿生机器鱼关节数目对机器鱼游动性能的影响,并提出了仿生机器鱼关节数目和巡游速度的关系方程.