波状摆动若干非定常流动控制机理的实验研究

摘要

鱼类在漫长的自然进化过程中发展了几近完美的水中运动本领，其身体的波状摆动具有深刻的流动控制机制，本文采用模型实验的方法对这一机制进行了研究。 首先，本文研制了一套波动板装置并利用这套装置在循环式水洞中对二维波动板绕流问题进行了研究，通过氢气泡法、粒子示踪法、粒子成像速度仪三种方法定性和定量地测量了二维波动板周围的流场结构，揭示了特征参数C/U对流场特性的影响，研究还发现，波动板的波状摆动对流动分离具有抑制作用。 其次，本文将波动板装置改造成单波长变振幅鱼游模拟器，并在循环式水洞中开展二维实验，测量了不同C/U时的尾迹结构。发现当C/U逐渐增大时，尾迹会从正卡门涡街向单排涡列、再向反卡门涡街转化。同时随着C/U的增大，尾迹沿流向的耗散逐渐加快。 最后，本文研制出肥皂膜水洞一套，然后以此为实验平台研究了一维旗帜的摆动问题，对被动波状摆动流动控制机制进行了初步的探讨，并与主动波状摆动进行了比较。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1鱼类游动研究的意义

§1.2鱼类波状游动的研究历史

§1.3本文的主要工作

第二章实验设备的研制

§2.1波动板装置

§2.2单波长变振幅鱼游模拟器

§2.3肥皂膜水洞

第三章二维波动板绕流研究

§3.1实验设备

§3.2氢气泡法流动显示实验

§3.3粒子示踪法流动显示实验

§3.4 PIV定量测量

§3.5二维波动板绕流的Fluent计算

§3.6小结与讨论

第四章波状运动对尾涡的控制

§4.1染色线法流动显示实验

§4.2 PIV测量

§4.3 Flent计算

§4.4小结与讨论

第五章被动波状摆动流动控制机理初探

§5.1肥皂膜水洞实验方法

§5.2被动波状摆动的流动控制机理初探

§5.3小结与讨论

第六章工作总结以及研究展望

§6.1工作总结

§6.2后续研究展望

参考文献

附 录：攻读硕士学位期间完成的论文

致 谢