基于复合波动推进的柔性鳍运动机理研究

仿鱼机器人具有高效游动能力与良好的环境适应性,被广泛应用于资源开发、环境勘探以及两栖救援等复杂任务中。本文提出了一种基于横纵波复合运动的柔性波动鳍推进器,对其水下运动机理进行分析,构建了复合波动推进的波动鳍运动模型,通过数值方法对其水下运动性能进行研究,探究其水下推进力、推进速度和推进效率等参数的变化规律。结果表明:柔性鳍在运动时所受推进力呈波动变化,一段时间后波动均值为零,鳍面高压区与低压区呈周期性变化;波动鳍驱动其周围流体获得动能,推进器最大速度达到1.2m/s,周围流体速度可达1m/s左右;随着偏转角增加,复合波动鳍面推进效率也相应增大,相比未偏转时其效率提高了11%左右。