关于金枪鱼尾灵活被动变形对游泳表现的影响的研究

科学领域:

• 仿生学和生物力学
• 流体动力学 流体动力学
• 机器人和水下车辆.

背景情况:

• 由于它们的可变形尾,金枪鱼表现出高速,高效的游泳.
• 尾变形涉及主动 (骨) 和被动 (液体诱导) 的机制.
• 了解被动变形是生物启发推进的关键.

研究的目的:

• 为了研究被动尾灵活性对推进性能的影响.
• 分析不同的灵活性如何影响推力和效率.
• 探索灵活翅膀推进背后的流体动力学机制.

主要方法:

• 使用有限体积法进行计算流体动力学 (CFD) 模拟.
• 建模四个尾具有明显的灵活性水平.
• 在两个斯特鲁哈尔 (St) 数下进行的模拟在均的流动中.

主要成果:

• 中等灵活性尾实现了更高的时间平均推力系数.
• 推进效率在不同的斯特劳哈数中保持,具有中等的灵活性.
• 在高的斯特劳哈数下,中等灵活性减少了不利的二次流量,提高了推力.
• 在较低的斯特鲁哈尔数下,中等的灵活性加强了环,增强了向后射流.

结论:

• 尾的被动灵活性显著影响推进性能.
• 中等灵活性为推力产生和效率提供了最佳平衡.
• 这些发现为设计高效的生物灵感水下车辆提供了宝贵的见解.