三维仿生鱼非定常游动控制及涡动力学分析

摘要

运用自主开发的计算流体力学软件包,对三维仿生鱼非定常自主游动以及控制进行了模拟,分析了其游动的流体机理,该软件包组合了自适应八叉树结构网格的有限体积法、内置边界法、VOF(volume of fluid)的思想和游动控制策略.首先,主要运用头部摆动的方向控制策略,同时考虑鱼体波动和尾鳍摆动对头部方向控制的影响,实现了三维仿生鱼的快速转向,证明了头部方向控制策略的有效性.然后分析了三维仿生鱼快速转向的流场特征,尤其是从涡动力学角度揭示了三维仿生鱼是如何通过控制涡的产生和演化形成了对旋转有利的力矩.