仿生机器鱼自主游动中的流体结构耦合新方法-中国学术期刊网络出版总库

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仿生机器鱼自主游动中的流体结构耦合新方法

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【英文篇名】	New Method of Fluid-structure Coupling in Self-propelled Swimming for Biomimetic Robotic Fish
【下载频次】	★★★★★
【作者】	夏丹; 陈维山; 刘军考; 曹渝华;
【英文作者】	XIA Dan; CHEN Weishan; LIU Junkao; CAO Yuhua; School of Mechanical Engineering; Southeast University; State Key Laboratory of Robotics and System; Harbin Institute of Technology;
【作者单位】	东南大学机械工程学院; 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室;
【文献出处】	机械工程学报 , Journal of Mechanical Engineering, 编辑部邮箱 2014年 07期期刊荣誉：中文核心期刊要目总览 ASPT来源刊中国期刊方阵 CJFD收录刊
【中文关键词】	外形仿生; 运动仿生; 流体结构耦合; 自主游动;
【英文关键词】	bionic shape; bionic movement; fluid-structure coupling; self-propelled swimming;
【摘要】	从揭示鱼类外形仿生和运动仿生中蕴含的仿生机理出发,提出一种机器鱼自主游动中的流体结构耦合新方法,该方法将流体变量和结构变量同步进行推进,并在每个迭代步内进行子迭代,因而提高了算法的稳定性。将鱼体游动介质分为流体介质、结构介质和相互作用的交界面介质,分别建立三种介质的动力学方程。采用隐式耦合方法,给定鱼体变形为输入,将鱼体运动转移到流体单元上,形成对周围流体的激励,通过求解流体动力学方程得到流体作用力,并将该作用力传递于鱼体,作为外力来驱动鱼体自主游动,从而实现流体和结构的交互过程,最后通过机器鱼的自主游动算例验证了方法的有效性。该方法可以评价不同外形和不同运动规律的机器鱼自主游动性能的优劣,进而为揭示仿生游动机理提供科学依据。
【英文摘要】	A new method of fluid-structure coupling in self-propelled swimming for robotic fish is proposed from revealing the bionic mechanism inherent in the bionic shape and bionic movement for fish. The fluid and structural variables are simultaneously advanced in each iteration within the sub-iteration, and thus the stability of the algorithm is increased. The fish swimming medium has been divided into three mediums, including fluid medium, structural medium and the interface medium for which the kinetic equation...
【基金】	国家自然科学基金(51205060); 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室开放课题(SKLRS 2011-ZD-03)资助项目
【更新日期】	2014-07-21
【分类号】	TP242
【正文快照】	0前言“海阔凭鱼跃”,鱼类高超的游泳技巧、广阔的运动空间给人类无限的遐想和启示,成为学者们研究仿生应用的重要对象之一[1-3]。从流体力学原理可知鱼体外形对游动性能影响很大,因而早期的仿生多以“外形仿生”为主[4]:如流线型身体的剑鱼,其上颌尖长且硬,当它飞速向前时,长?

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