考虑壁面效应的摆动翼推进特性数值模拟

采用重叠网格技术对考虑壁面效应的摆动翼的推进特性进行数值模拟。系统地分析壁面距离、摆动运动幅值和无量纲频率f*对摆动翼推进特性的影响,并将其与自由流场中的摆动翼推进结果相对比。研究结果表明,摆动翼的推力随着壁面距离的减小呈现出逐渐增大的趋势,且存在最佳壁面距离对应最大推进效率。此外,对不同壁面距离下摆动翼后方的涡流场结构进行分析,从流动机理的角度对数值模拟结果进行解释。

基于DPIV的刚性摆动翼鳍流场测量技术研究

文章通过DPIV流场测量技术,采用自相关算法或互相关算法,针对刚性翼鳍,设计并制定了实验方案和实验步骤,分析了刚性翼鳍不同参数对其水动力性能的影响,为仿生翼鳍的进一步研究提供了相关实验数据和经验。

波动鳍刚度对尾迹区域摆动翼推进性能的影响

为了弄清波动鳍刚度对位于其尾迹区域摆动翼推进性能的影响,基于计算流体动力学(CFD)原理,首先研究了摆动翼前端有无波动鳍干扰流动对其推进力产生的影响,进而分析波动鳍在四种不同鳍面刚度相同运动学参数下对摆动翼推进性能的影响情况,最后给出某一刚度下不同运动学参数对摆动翼推进性能的影响,并从涡动力学角度解释内在规律。通过计算发现:前端波动鳍产生的反卡门涡街与位于其后的摆动翼前缘涡旋转方向相反,使前缘涡强度减弱或消失;相同运动学参数下随着波动鳍刚度的增加,摆动翼的推进力随之降低;另外,摆动翼推进力随波动鳍的频率和摆幅的增大而减小。

刚性摆动翼翼形与其尾部流场关系的实验研究

文章为研究刚性摆动翼翼形与其尾部流场关系,制定出一套完整的实验方案,并按实验要求制作了两种形状不同的刚性翼。通过PIV测量,实验记录了摆动翼尾部流场相关数据,并分析了翼形参数对其水动力性能的影响。该实验结果为进一步推导翼形参数、运动模式和推进效率三者间数学关系提供了实验数据支持。

仿鱼类游动模式下的摆动翼水动力性能研究

以二维NACA0012水翼为计算模型,基于计算流体力学(CFD)方法,采用RNGk-ε湍流模型,利用动网格技术,数值计算了不同斯特哈尔数(St)下正弦摆动模式(SM)水翼的平均推力系数,通过与实验对比,验证了计算方法的有效性.基于鱼类身躯的柔性波动,建立了仿鱼类摆动模式(FM)水翼的动力学模型,探讨了不同侧向平移幅值下,两种模式水翼的推进性能.计算结果表明:FM水翼的平均推力始终大于SM水翼,侧向平移幅值为0.8c (c为水翼弦长)处,有最大增量7.2%.尾涡分析表明:侧向平移幅值较小时,两种模式水翼脱落涡呈反卡门涡街形式,FM水翼脱落涡强度高、耗散快;随着侧向平移幅值增大,涡系诱导作用增强,侧向射流增强.

前置水翼对摆动翼水动力性能影响机理研究

为研究双体干扰对摆动翼水动力性能的影响机理,基于计算流体力学(CFD)方法,针对均匀来流、前置水翼刚性静止及柔性波动尾流场中摆动翼的水动力性能开展数值研究.通过改变摆动翼的平移幅值和运动频率计算推力系数、功率消耗及推进效率的变化趋势,以流场的压力分布云图、纵向速度分布云图及涡结构的演变特征分析前置水翼对摆动翼推进性能影响的机理.计算结果表明:前置水翼的存在能够提升摆动翼的推进性能,并且前置水翼进行柔性波动运动时摆动翼的推进性能最优;前置水翼的尾缘脱落的涡能够融于摆动翼表面的附着涡,提升附着涡的强度;上游的柔性波动水翼尾缘处脱落一个强度较大的尾缘涡,对摆动翼表面的附着涡产生挤压作用,提升附着涡的强度并加速附着涡的脱落.