二维柔性摆动水翼的水动力性能数值分析：影响因素与推进效率

本文主要探讨了二维柔性摆动水翼在仿鱼类尾鳍推进系统中的水动力性能，由苏玉民和杨亮两位作者合作完成，发表在中国科技论文在线上。他们的研究基于计算流体力学软件FLUENT进行数值模拟，关注的关键因素包括柔性变形幅度、来流速度以及柔性变形的相位差。 首先，柔性摆动水翼的设计灵感来源于鱼类的尾巴，这种设计旨在模仿自然界中高效的推进机制。通过数值计算，研究人员揭示了柔性变形幅度对水翼性能的重要影响。较大的柔性变形幅度使得尾涡脱落的时间延迟，尾涡的涡量也随之增加，这会导致水翼产生的脉动幅值增大。这种效应对于理解和优化水翼的设计具有实际意义，因为它直接影响到水翼的能量转换效率和稳定性。 其次，来流速度也被视为一个关键变量。计算结果显示，随着来流速度的增加，柔性振动水翼的输入和输出功率均会下降。这意味着在高速水流下，水翼可能需要更大的刚性以保持稳定的性能。这为设计者提供了关于如何在不同流速条件下平衡阻力和推进力的宝贵信息。 再者，柔性变形的相位差是另一个影响水动力性能的关键参数。当柔性相位差达到90度时，研究发现能够实现最大的推进效率。这意味着在特定的操作条件下，调整水翼的摆动模式可以显著提升其推进性能。 整个研究采用了FLUENT这一强大的CFD（计算流体动力学）工具，它在处理复杂的流体动力学问题上表现出色。通过数值模拟，研究人员得以深入理解柔性摆动水翼的工作原理，并为未来的设计和优化提供了理论依据。 这篇文章不仅深化了我们对二维柔性摆动水翼在水动力性能上的理解，也为仿生推进技术的发展提供了重要的数值支持，对于推进器设计、船舶工程以及生物启发工程技术等领域具有实际应用价值。