基于收敛速度的仿鱼机器人游动力学性能的数值模拟.pdf

第46卷第l期 机械工程学报 Vbl．46NO．1 201 0年1月 0F Jan． 20lO JOURNALMECHANICALENGINEERING DoI：10．3901／JM崛．2010．01．048 基于收敛速度的仿鱼机器人 游动力学性能的数值模拟木 夏 丹刘军考 陈维山 韩路辉 (哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨 150080) 摘要：将速度收敛算法应用于仿鱼机器人直线游动的数值模拟研究中，任意给定初始速度，通过检验游动过程中推进力和阻 力的数值动态修正鱼体的游动速度，使其收敛到稳态值，进一步在收敛速度的基础上，对仿鱼机器人稳态游动的力学性能进 行数值模拟，揭示其推进机理和流场结构。计算结果表明，改变摆动频率和尾部最大摆幅，采用速度收敛算法可以有效地预 测仿鱼机器人的稳态游动速度，进而获得稳态游动的推进力、功率消耗和推进效率，三维流场结构清晰地反映尾部交变的正 压梯度与头部的逆压梯度效应。研究结果对于预测仿鱼机器人的稳态游动速度，揭示稳态游动F仿鱼机器人的推进机理，设 计仿鱼机器人的运动参数具有重要意义。 关键词：仿鱼机器人速度收敛算法收敛速度推进机理流场结构 中图分类号：TP24 NumericalSimulationofthe ofFishlikeRobot Hydrodynamics on Based SwimmingConvergedSpeed XIADanLIUJunkaoCHENWeishanHANLuhui ofRoboticsand Institute (StateLaboratory Key System,HarbinofTechnology,Harbin150080) Abstract：The is inthenumericalsimulationofafishlikerobot forward．For convergence straight speed algorithmapplied swimming aninitialvalue is modifiedto tothe value thethrust speed steady givenarbitrarily,theswimmingdynamicallyconverge byverifying and forces the simulationofthe ofthefishlikerobotiscarried drag duringswimmingprocess．Numerical hydrodynamicperformance outonthebasisofthe inorderto its mechanismandflowfieldstructure．Theresultsshowthatthe reveal convergedspeed propulsive Canbe the thethrust steady—statesw