水下航行器壁面仿生自适应变形的减阻研究

海豚等齿鲸亚目类动物具有高速游动能力,是水下仿生减阻的重要研究对象。本文根据海豚皮肤结构及自适应变形等特性进行工程尺度的仿生研究,设计一种以壁面边界层法向速度为输入信号的壁面变形运动控制方程,并通过动网格技术仿真模拟得到变形壁面的减阻性能。研究结果表明,在0.5~10m/s流速下变形壁面最优摩擦阻力减阻率为19.24%,最优总阻力减阻率为6.4%。施加仿生控制后壁面湍流边界层厚度有所增加,表面摩擦阻力减小,流场湍动能降低。将该仿生变形壁面应用于无附体SUBOFF潜艇模型表面开展减阻设计,在3.045~8.231m/s的速度范围内,潜艇总阻力减阻率均大于8.0%。

奇妙的仿生学

仿生学(bionics)这个名字最早是由美国军医斯蒂尔(J、E、Steel)首先提出来的,当时他给仿生学下的定义为:“仿生学是模仿生物系统的原理以建造技术系统,或者使人造技术系统具有生物系统特征或类似特征的科学。”简而言之就是“模仿生物的科学”。