国家重点实验室开放基金(SKLRS200801C)
- 作品数：6 被引量：11H指数：2
- 相关作者：陈维山刘军考夏丹石胜君韩路辉更多>>
- 相关机构：哈尔滨工业大学更多>>
- 发文基金：国家重点实验室开放基金国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术理学机械工程更多>>
- 尾鳍运动行为对仿鱼机器人稳态游动性能的影响被引量：5
- 2011年
- 将速度收敛算法应用于仿鱼机器人自主游动的数值模拟研究中,以鱼体静止为初始条件,通过检验游动过程中的作用力动态修正游动速度,使其收敛到稳态值,进一步在收敛速度的基础上,研究尾鳍运动行为对仿鱼机器人稳态游动性能的影响,揭示其推进机理和流场结构。计算结果表明,改变尾鳍运动的相位差和最大击水角度,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,进而获得尾鳍运动行为与稳态游动的推进力、功率消耗和推进效率的映射关系,三维流场结构清晰地反映了尾鳍运动行为对尾迹结构、尾迹强度的影响机制。研究结果对于预测仿鱼机器人的稳态游动速度,揭示尾鳍运动行为对仿鱼机器人稳态游动性能的影响机制,设计仿鱼机器人的运动参数具有重要意义。
- 陈维山夏丹刘军考石胜君
- 柔性丝线与下游圆柱相互作用的二维数值模拟研究
- 2015年
- 基于格子Boltzmann方法和沉浸边界法,首先对柔性丝线在均匀来流中的周期性摆动和圆柱绕流进行了二维数值模拟,并将模拟结果已有研究成果进行了对比分析。为提高计算效率和计算精度,采用了多块网格耦合算法,并在圆柱曲边界处采用了较为精确的边界处理方法。通过分析柔性丝线的升阻力系数和末端位移,研究了丝线与下游圆柱间距对丝线摆动和尾流特征的影响,并讨论了雷诺数和柔性丝线质量比对结果的影响。通过数值模拟结果得出:下游刚体的存在对柔性丝线有明显的减阻效果;在一定的参数范围内,由于粘滞作用和涡的相互作用,丝线末端的摆动幅值随间距增大相继出现了减小和变大的现象;雷诺数的增大可以增强丝线运动,而丝线质量比起到了不稳定作用。
- 周凯陈维山
- 基于收敛速度的仿鱼机器人游动力学性能的数值模拟被引量：1
- 2010年
- 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,揭示稳态游动下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。
- 夏丹刘军考陈维山韩路辉
- 关键词：收敛速度流场结构
- 实现预定游速的仿鱼机器人最佳效率运动规划被引量：2
- 2010年
- 对仿鱼机器人推进而言,实现一个预定的游动速度可能存在多种运动方式,其中效率最高的运动方式只有一种。对实现预定游速的仿鱼机器人获得最佳效率进行运动规划研究。运用数值模拟方法,获得仿鱼机器人的稳态游动速度,揭示其稳态速度、功率消耗和推进效率与不同运动方式之间的内在规律;进一步以获得最佳效率为目标函数,以实现预定游速为约束条件,以摆动频率f和尾部最大摆幅Amax定义的运动空间为设计变量,对仿鱼机器人进行运动规划研究。结果表明,低f和高Amax的运动方式可以在实现预定游速的同时,获得最佳的推进效率。以实现预定游速2m·s–1为例,低f和高Amax的运动方式其推进效率较高f和低Amax提高了37.7%,二者的三维流场结构清晰地反映了这一规律。研究结果对于获得仿鱼机器人实现预定游速的高效运动规律,揭示稳态游动机理,设计仿鱼机器人的推进动作具有重要意义。
- 陈维山夏丹刘军考韩路辉
- 关键词：流场结构
- 鲹科和鲔科仿鱼机器人自主游动机理的分析与比较被引量：3
- 2010年
- 采用计算流体力学方法对自主游动的仿鱼机器人进行数值模拟,给定相同的物理模型,将鱼体分别按照鲹科模式和鲔科模式运动学进行游动,提取两种模式的力能学和流场结构信息。通过比较二者的收敛速度、推进力和侧向力、功率消耗和推进效率、流场结构的差异,归纳出提高仿鱼机器人游动性能的影响因素。结果表明,鲹科模式中的'波动鱼尾'和鲔科模式中的'摆动鱼尾'在自主游动中起到了极为可观的作用;鲹科模式具有良好的综合游动性能,只有在合理的参数范围内,鲔科模式的游动性能才会较鲹科更为占优;对于鲔科模式而言,欲获得理想的收敛速度和推进效率,应优先选择合理的最大击水角度,再依据快速和高效的不同目标适当调整相位差。研究结果对于理解鲹科和鲔科仿鱼机器人的自主游动机理、开发新型仿鱼机器人具有重要意义。
- 陈维山夏丹刘军考石胜君
- 关键词：运动学力能学
- 基于沉浸边界法的鱼体自主游动数值仿真
- 2013年
- 沉浸边界法是一种通过在流场中加入一个虚拟边界的方法实现壁面的无滑移效应的有限差分法,而虚拟边界是通过计算反馈力的方法得到。陈述了基于沉浸边界法的一种数值计算方法,并且利用这种数值方法对固定及简谐振动圆柱绕流进行了数值仿真,并将计算所得到的压力、涡量云图、流线以及阻力系数与文献进行对比,结果较为符合,验证了数值算法的可靠性;对于雷诺数Re=2500下摆动频率为2Hz的鱼体进行了自主游动数值仿真,得到稳定平均速度在1.35倍体长左右,推进效率η=76.4%。
- 胡亚南陈维山伍志军
- 关键词：圆柱绕流
