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鱼类自主游动水动力学特性的数值模拟
  • ISSN号:0459-1879
  • 期刊名称:力学学报
  • 时间:2012
  • 页码:179-183
  • 分类:O357.1[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]解放军理工大学理学院,南京211101, [2]黄河水利科学研究院,郑州450003
  • 相关基金:国家自然科学基金(11102232); 解放军理工大学预研基金(20110508 20110520)资助项目
  • 相关项目:月牙尾推进模式水动力学特性的数值模拟研究
中文摘要:

通过对推力和阻力进行重新定义,从根本上解决了鱼游研究中推力和阻力无法区分的难题.在此基础上,利用自适应网格下的ghost-cell浸没边界方法,模拟了鱼类以鲹科模式在粘性流体(309≤Re≤14581)和无粘流体 (相当于雷诺数无穷大情形) 中的二维自主游动.结果表明:(1)Strouhal数随雷诺数增大而减小,当雷诺数趋向于无穷时,Strouhal数趋向于0.25;(2)在所有雷诺数情况下,推力主要来源于压力分量;当Re〈3000时,阻力的压力分量小于粘性力分量,而当Re〉3000,二者的关系就会反过来;(3)推进效率随着雷诺数的增大而增大,当雷诺数趋向于无穷大时,推进效率最高可以达到70%,说明鲹科模式适用于较高雷诺数下的游动.

英文摘要:

Based on a novel method of force analysis,the thrust and drag forces of self-propelled fish are redefined,and the difficulty in distinguish the thrust and drag in fish swimming is overcome.Then,an adaptive ghost-cell immersed boundary method is used to simulate the 2D self-propelled carangiform swimming.Simulation cases are carried out for Reynolds number in the rang of 309≤Re≤14 581(viscous flow) and Re =∞(inviscid flow).The results show that:(1) The Strouhal number decreases with increasing the Reynolds number. If the Reynolds number tends towards infinite,the Strouhal number approaches 0.25;(2) For all Reynolds number,the main part of the thrust is the pressure component.The viscous part of the drag is larger than the pressure part when Re 3 000,while the relationship will be reversed when Re 3000;(3) The thrust efficiency increases with increasing the Reynolds number and the maximum efficiency is about 70%.The result show that the carangiform swimming rule suit the high Reynolds situation.

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期刊信息
  • 《力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国力学学会 中国科学院力学研究所
  • 主编:魏悦广
  • 地址:北京市海淀区北四环西路15号中科院力学所内《力学学报》
  • 邮编:100190
  • 邮箱:lxxb@cstam.org.cn
  • 电话:010-62536271
  • 国际标准刊号:ISSN:0459-1879
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2062/O3
  • 邮发代号:2-814
  • 获奖情况:
  • 1992年首届自然科技期刊一等奖,1996年国家自然科技期刊二等奖,2000年首届国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:13332