仿生鱼身体尾鳍刚度匹配机制的数值仿真

摘要

聚焦仿生鱼身体与尾鳍刚度匹配机制，建立动力学模型.通过调控身体和尾鳍的柔性系数模拟刚度变化，研究其对推进性能的影响.基于Fluent平台构建数值模型，在均匀来流条件下开展摆动实验，系统分析刚度组合对净推力、阻力、功率消耗及推进效率的影响规律.结果表明，尾鳍刚度减小显著提升净推力，但增大阻力和功率消耗；身体刚度减小则降低净推力，但提高推进效率.身体与尾鳍刚度需独立优化匹配，特定组合可最大化推力性能，较基准提升74.25%.身体尾鳍刚度匹配为仿生鱼游动性能和机器鱼刚度协同设计提供了参考依据.

关键词

仿生鱼 / 数值模拟 / 刚度分布 / 水动力

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52205303,52575271); 福建省自然科学基金资助项目(2023J01056)