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鱼群巡游的相互干扰数值模拟及优化阵形研究
  • 项目名称:鱼群巡游的相互干扰数值模拟及优化阵形研究
  • 项目类别:面上项目
  • 批准号:10872023
  • 申请代码:A020415
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2009-01-01-2011-12-31
  • 项目负责人:张来平
  • 负责人职称:研究员
  • 依托单位:北京航空航天大学
  • 批准年度:2008
中文摘要:

进一步完善了动态混合网格生成技术,提高了复杂外形大变形或大位移动态混合网格生成的自动化程度,建立了时空二阶精度的非定常计算方法,解决了动网格计算的几何守恒律问题,初步发展了鱼体单自由度自主游动的耦合计算方法。利用以上技术,数值模拟了单个鱼体的巡游问题,对鱼体摆动频率与推力之间的关系进行了研究,发现在一定的摆动频率下会产生推力,对应的尾迹流动中出现反向Karman涡街,进一步证实了文献结论;在湍流情况下,虽然摩阻较层流状态有所增加,但是形阻大幅减低,因此总阻力更小,更有利于鱼体产生更大的推力;比较了月牙尾、半圆形尾和扇形尾等三种尾部形状对尾迹流动的影响,发现月牙尾形状的功耗最低,鱼体推力并不完全和尾部面积的二阶距呈线性关系。数值模拟了二维鱼体前后串列巡游、三角排列巡游、钻石型排列巡游的非定常流场,比较了鱼体间不同横向间距、流向间距、相位差对各个鱼体的干扰效应,研究发现在一定的条件下,后部的鱼体能够利用旋涡间的有利干扰,降低阻力,减少功耗。进一步开展了三维简化鱼体群游的相互干扰数值模拟研究,发现在三维情况下,尾迹中的旋涡干扰更加复杂,要得到优化的群游阵型需要综合考虑各鱼体间的游动方式。

结论摘要:

英文主题词Dynamic hybrid grid;Unsteady flow solver; Fish swimming;Fish schooling;


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 10
  • 3
  • 0
  • 2
  • 0
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