摆动平板水动力性能的实验与数值研究

为了研究仿生水翼推进性能，本文设计了一种两自由度摆动平板实验装置，并在循环水池环境下完成不同参数耦合情况下摆动平板的推进性能实验。实验测量了两自由度摆动平板在不同来流速度下的受力、转矩和效率等水动力性能。随后，计算了具有同样横荡和首摇幅度下摆动平板的水动力性能，实验和数值结果对比发现，二者的推进效率、受力和力矩都较为接近。由于在所有实验工况中，摆动平板能达到的峰值效率较低，为了分析其原因，本文进一步对平板前后缘导圆、无限展长假设和增大横荡幅度的情况进行了数值分析。结果显示，前后缘导圆、下端部、自由液面和横荡幅度都对摆动平板的效率有较大影响，其中，无限展长大摆幅导圆平板的效率峰值可达70.7%。最后，对摆动平板的功率进行了分析，分析中发现摆动平板的主要输入功率来自侧向力做功，转矩几乎不做功。