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行波推进仿生机器鱼

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蒋小勤 杜德锋 周骏

海军工程大学理学院,武汉430033

海军工程大学学报
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国际标准刊号:ISSN 1009-3486
国内统一刊号:CN 81-1106

摘  要:

介绍5种常见的鱼类游动模式,分析讨论仿生机器鱼的生物学原型。基于对裸臀鱼属(gymnarchus niloticus)与裸背鳗属(gymnotus carapo)活体鱼的实验研究,建立了长背鳍扭转行波动态曲面的数学模型。依靠长鳍行波实现推进与控制的新型仿生机器鱼,其基本结构是“刚性身体”与“柔性背鳍”的组合,这有利于改善现有摆动式机器鱼的技术性能。裸臀鱼属与裸背鳗属鱼类可作为发展特种机器鱼潜艇的生物学原型,以提高现行水下航行器的效率和机动性能。[著者文摘]

wave propulsion;bionics;fish robot;torsional wave;flow contro1 人们对鱼类和鲸类的游动速度、机动性能印象深刻,自然会问:这些生物的游动机理是什么?它们的推进效率如何?又何以具有极高的机动性?事实上,人造航行器虽然在速度上可以与海豚等媲美、甚至超过了它们,但是在能量利用效率、机动性及噪声控制等方面与鱼类相比还有很大的差距。仿生水下航行器是当前国际、国内非常活跃的研究领域,这是一个涉及流体力学水力推进、流动控制、仿生生物力学、微机电一体化、机电控制等多学科交叉的边缘领域。鱼类经过千百万年长期的优胜劣汰、适者生存的生物学竞争,进化的结果出现了多种高效、高机动性、低噪声的推进与控制模式,这些可作为仿生水下航行器研究的生物原型。设计制造像鱼一样高效、高机动性、低噪声的仿生水下航行器,具有重大的军事价值和经济价值。鱼类的各种推进与控制模式的涡动力学机理,涉及非定常流涡运动与控制等现代流体力学的前沿领......
Journal of Naval University of Engineering

分 类 号:

TP24

文献标识码:

A

文章编号:

1009-3486(2007)05-0001-05

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参考文献(22篇) 耦合文献(25篇)  主题相关

[参考文献]

Fish robot swimming by long fin traveling wave

JIANG Xiao-qin, (College of Science, Naval Univ. DU De-feng, ZHOU Jun of Engineering, Wuhan 430033, China)

Abstract:

Five types of fish swimming modes are introduced, and the prototypes of fish robot are discussed. Based on the experimental study of gymnarchus niloticus and gymnotus carapo, this paper presents a uniform kinematics model to describe the torsional wave of the long flexible dorsal fin, and discusses a new type of fish robot. It has a rigid body with a long ribbon fin and swims only by its long fin traveling torsional wave without body swing. Gymnarchus niloticus and gymnotus carapo are bionic prototypes for a special type of submarine design to increase the propulsive efficiency and to improve the maneuverability.[著者文摘]

Key words:

traveling wave propulsion; bionics; fish robot; torsional wave; flow control

收稿日期: 2007-05-14
修订日期: 2007-06-16

基金资助:

国家自然科学基金资助项目(10572151);水动力学国防科技重点实验室基金资助项目.

作者简介:

蒋小勤(1961-),男,教授,博士。

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