头鳍姿态对蝠鲼滑翔水动力性能影响OA
为填补蝠鲼滑翔过程中头鳍姿态对其水动力性能影响的研究空白,本文首先根据生物观测构建4种不同头鳍姿态的形态学模型,基于浸入边界法和球函数气体动理学格式(IB-SGKS)的数值计算方法,开展-20°-20°攻角范围内9种攻角状态的数值计算,结合三维涡结构及特征截面压力云图等,对比分析不同头鳍姿态下蝠鲼滑翔阻力系数、升力系数及升阻比参数的变化规律,揭示头鳍姿态对滑翔水动力性能的影响机制.结果表明,头鳍姿态变化对升力作用微弱,升阻比的变化主要源于阻力差异;头鳍姿态通过两种不同机理影响阻力大小:攻角小于10°时头鳍姿态对阻力影响显著,卷曲姿态未出现涡脱引起的尾部低压区后移及外形导致的头部高低压区融合,具有最优的减阻效果;当攻角大于10°时,4种头鳍姿态均未引起尾部低压区后移,滑翔阻力变化受头部高压区隔断及低压区扩张的共同作用,变化较小.本研究为仿蝠鲼潜水器滑翔性能优化及执行机构多场景作业性能提升提供了新思路与理论指导.
黄桥高;王明东;潘光;高鹏骋;罗扬;褚勇;李鑫
西北工业大学航海学院,西安710129 西北工业大学宁波研究院,浙江“全省自主仿生水下机器人”重点实验室,宁波315103西北工业大学航海学院,西安710129西北工业大学航海学院,西安710129 西北工业大学宁波研究院,浙江“全省自主仿生水下机器人”重点实验室,宁波315103西北工业大学航海学院,西安710129西北工业大学航海学院,西安710129 西北工业大学宁波研究院,浙江“全省自主仿生水下机器人”重点实验室,宁波315103西北工业大学航海学院,西安710129西北工业大学航海学院,西安710129
生物科学
蝠头鳍姿态水动力性能涡结构
《物理学报》 2026 (16)
P.358-368,11
教育部基础学科和交叉学科突破计划(批准号:JYB2025XDXM806)国家重点研发计划项目(批准号:2022YFC2805200)博士后创新人才支持计划(批准号:BX20250494)中国博士后科学基金面上项目(批准号:2025M774366)资助的课题.
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