FLUENT驱动的金枪鱼尾鳍粘性流场中高效推进性能研究

本文主要探讨了2007年由杨亮和苏玉民在《哈尔滨工程大学学报》上发表的名为“粘性流场中摆动尾鳍的水动力性能分析”的论文。该研究以高性能仿生推进系统在海洋开发中的广泛应用为背景，针对商业计算流体力学软件FLUENT进行了二次开发，利用其先进的动网格技术和强大的后处理功能，对金枪鱼特有的月牙形尾鳍在粘性流体环境中进行深入的水动力性能计算。 研究的核心内容聚焦于尾鳍在横移（swaying）和摆动（yawing）这两种耦合运动下的特性。作者揭示了摆动尾鳍的独特表面压力分布和尾涡变化方式对其推进效率的显著影响。这种特殊的水动力特性使得摆动尾鳍能够在粘性流场中展现出较高的推进性能。通过细致的数值模拟，他们发现推进效率并非线性关系，而是存在一个最优值，这意味着在不同的雷诺数（Reynolds number，衡量流体流动阻力与惯性的相对重要性）下，以及摆动幅度、频率和相位差的变化，都会对尾鳍的推进性能产生影响。 FLUENT软件在此研究中扮演了关键角色，其动态网格技术允许研究人员根据流场的变化实时调整网格，提高了模拟的精确性和效率。同时，强大的后处理系统帮助解析和可视化计算结果，提供了深入理解尾鳍水动力行为的数据支持。 总结来说，这篇论文不仅为理解生物启发的推进系统设计提供了理论依据，也为工程师们优化仿生机器人的水下推进性能提供了实用的数值工具和方法。通过这项工作，我们可以看到计算流体力学在模仿自然生物工程中的重要应用，以及它如何推动海洋开发和先进机器人技术的发展。