机器鳕鱼胸鳍/尾鳍协同推进直线游动动力学建模与实验研究

设计了一种二自由度胸鳍/尾鳍协同推进的仿生机器鳕鱼,其胸鳍推进机构不仅能够单独实现前后拍翼运动、摇翼运动以及两者的复合运动,而且还可与尾鳍实现协同推进,进而分别建立了胸鳍单独推进、胸鳍/尾鳍协同推进时的水动力学模型。数值仿真及实验结果均表明,胸鳍复合运动与尾鳍协同推进时,仿生机器鱼游速最快,可达0.30 m/s,胸鳍摇翼运动推进时游速最低,仅为0.05 m/s,其他推进方式的游速介于二者之间,但均能够实现稳定的游动。与现有结果相比,所设计仿生机器鱼直线游动模态多样,稳定游速可选范围较宽,机动性较好。     

展向刚度对拍动式仿生胸鳍水动力性能影响的实验研究

[目的]旨在研究拍动式胸鳍沿翼展方向结构设计刚度对其水动力性能的影响。[方法]提出一种柔性仿生胸鳍的非均匀展向刚度设计方法。通过搭建的胸鳍水动力性能实验平台,测试0.3～1.0 Hz驱动频率下不同展向刚度仿生胸鳍拍动时产生的平均推进力与平均侧向力,并结合高速摄像机采集的胸鳍运动图像序列,分析仿生胸鳍展向变形对其产生推进力的影响。[结果]实验结果表明,在测试的拍动频率范围内,柔性仿生胸鳍产生的平均推进力及平均侧向力均与鳍条的展向刚度大小及分布情况相关。通过优化机器鱼样机（XJmanta）柔性仿生胸鳍的展向刚度可使其最大游动速度提升约45%。[结论]研究成果可用于指导拍动式柔性仿生胸鳍的设计,优化胸鳍输出水动力性能,提升仿生机器鱼本体游动时的机动性。     

胸鳍波动模式仿生机器鱼研究浅析

本文介绍了仿生机器鱼的概况，着重综述了胸鳍波动仿生机器鱼的国内外研究现状，总结了胸鳍波动仿生机器鱼的特点，着重提出了仿生机器鱼研究的基础性问题，并详述了胸鳍波动仿生机器鱼研究的意义和技术发展趋势。     

复合驱动仿生胸鳍机构设计与水动力研究

针对仿鱼型海洋探测机器人低速时的机动性问题,受鹞鲼鱼类依靠胸鳍摆动实现各种水下运动的启发,设计出一种基于共融理论的复合驱动刚-柔多体耦合仿生鱼胸鳍机构。通过构建基于三维非定常湍流控制方程组的柔性鳍摆动系统水动力学模型,研究仿生胸鳍柔性鳍面摆动时周围压力和速度场的变化情况,分析不同摆动幅度和频率下鳍面的水动力学特性,揭示仿生鹞鲼机器鱼的水下运动机理,对摆动胸鳍的水动力进行仿真。结论表明:鳍面摆动时周围的漩涡能够引起胸鳍面上推力、升力及侧向力按类似正弦变化,而推进力和侧向力的大小随摆动幅值和摆动频率增加而增大。     

一种柔性胸鳍仿生鱼的初步设计和开发

设计开发一种以胸鳍作为动力推进系统的仿生机器鱼.该仿生鱼具有效率高、机动性好、噪音低,对环境扰动小的优点,并能利用柔性胸鳍摆动方式实现推进及水平面内的机动运动.所设计的仿生机器鱼具有一定的工程应用价值.     

仿生机器鱼胸尾鳍协同推进的水动力学分析

利用CFD技术对仿箱鲀科胸尾鳍协同推进机器鱼的水动力学特性进行分析,将整个机器鱼放入流场,对其胸鳍推进模式、尾鳍推进模式和胸尾鳍协同推进模式的水动力学特性进行对比,得出不同模式下机器鱼水动力学的变化规律。分析得出,在压力变化云图中,胸尾鳍协同推进产生的压力变化最为复杂;在速度涡量变化图中,胸尾鳍协同推进产生最为复杂的涡量变化,胸鳍运动产生的涡会逐渐脱落向后移动,与尾鳍产生的涡互相作用,增加尾鳍的推力,从而证明胸尾鳍协同推进模式是一种高效的推进机制。     

飞鱼的飞行

鸟儿会飞,虫儿会飞,人人知道。鱼儿会飞,恐怕知道的人就不多了。世界上有种鱼叫飞鱼,它生活在太平洋、印度洋、大西洋的热带、亚热带和温带的区域里,在地中海也有,我国黄海、东海、南海都有出产,尤以南海最多。飞鱼又叫燕鳐鱼和文鳐鱼,胸鳍特别长大,在鱼类中要算是最长的,能有胸鳍在水上飞行,所以叫飞鱼。古代的人们,认为飞鱼真的会飞,飞行时挥动着     

基于软体驱动的蝠鲼扑翼运动数值模拟分析

介绍一种以蝠鲼为原型,采用软体驱动的水下扑翼结构机器鱼,在该机器鱼上布置多个驱动单元,实现灵活的仿生运动。对软体驱动器不同结构参数进行仿真对比,得出最优结构并获得运动学模型;结合动网格技术,在仿真环境下获得翼型在二维平面内大变形运动的升力特性,并分析不同驱动器在驱动频率影响下的运动特性。仿真计算结果表明：采用半圆形截面、径厚比为0.8～1.4的驱动器结构可在较低的气压下产生大范围的弯曲运动,且具有较小的径向膨胀变形,基本上不影响运动结构的水动力特性;通过调整不同位置驱动器的充气间隔频率,可使胸鳍前后缘结构具有不同的偏转角度,从而获得较好的升力特性,对应0.5 Hz下的胸鳍结构在不同工况下具有较好的升力表现;调整驱动频率对应扑翼运动频率,使胸鳍产生周期性的推力变化,伴随驱动频率提高,幅值变化增大。     

基于软体驱动的蝠鲼扑翼运动数值模拟分析

介绍一种以蝠鲼为原型,采用软体驱动的水下扑翼结构机器鱼,在该机器鱼上布置多个驱动单元,实现灵活的仿生运动。对软体驱动器不同结构参数进行仿真对比,得出最优结构并获得运动学模型;结合动网格技术,在仿真环境下获得翼型在二维平面内大变形运动的升力特性,并分析不同驱动器在驱动频率影响下的运动特性。仿真计算结果表明：采用半圆形截面、径厚比为0.8～1.4的驱动器结构可在较低的气压下产生大范围的弯曲运动,且具有较小的径向膨胀变形,基本上不影响运动结构的水动力特性;通过调整不同位置驱动器的充气间隔频率,可使胸鳍前后缘结构具有不同的偏转角度,从而获得较好的升力特性,对应0.5 Hz下的胸鳍结构在不同工况下具有较好的升力表现;调整驱动频率对应扑翼运动频率,使胸鳍产生周期性的推力变化,伴随驱动频率提高,幅值变化增大。     

海上飞将军

在人们的心目中,鱼总是在水中游的。然而,在茫茫无边的大海中,有一些鱼不仅会在水中游,它们还会飞哩。因此,每当它们展翅翱翔在大海上空时,常常引起海员和渔民们的巨大兴趣,有时成群的飞鱼在海上列队而过,景象十分壮观! 飞鱼种类有好多,各种飞鱼“飞”的姿势也不同,真可谓千姿百态,花样繁多。在太平洋的赤道和热带水域,我国的南海和东海水域,分布着一种叫燕鳐的飞鱼。它长得和一般鱼没有很大区别,只是它的胸鳍特别长,一直从胸部长到     

鲆鲽鱼型双驱动仿生机器鱼水动力研究

为了分析仿生机器鱼的推进模式并预测水下推进性能,对其水动力特性开展研究。基于鲆鲽鱼型双驱动仿生机器鱼和波动推进理论,研究入流速度和波动频率对自推进性能的影响。对胸鳍在不同攻角下的升阻比进行数值计算,最佳攻角为20°。通过研究掌握了影响运动性能的主要因素,确定了计算自推进速度的数值方法,改进了机器鱼波动推进模型。研究结果显示,尾部波动频率是最关键参数,对仿生机器鱼的推力和启动响应速度有直接影响。     

水下仿生柔性胸鳍摆动水动力特性试验研究

为了掌握仿生柔性胸鳍动态摆动过程真实的水动力特性,研制了仿生多鳍条的柔性胸鳍模型及驱动控制系统,首次采用拖曳水池测力试验的方法对仿生柔性胸鳍摆动过程受力进行了测试,获得了柔性胸鳍在不同运动参数的受力数据,掌握了频率、摆幅、相位差等对仿生胸鳍模型受力的影响规律.试验结果表明:胸鳍摆动频率越大、摆幅越大,胸鳍产生的推力、侧向力和转动力矩越大;胸鳍鳍条间的相位差越小,胸鳍产生的推力、侧向力和转动力矩越大;柔性胸鳍不规则形变导致推力峰值不对称.     

活着的总鳍鱼化石——拉蒂迈鱼

1938年12月22日,在南非东伦敦郊外的海滩上,博物馆管理员拉蒂迈小姐在一条海轮卸下的鲨鱼堆中,发现一条极其古怪、无人认识的大鱼。它身长1.5米多,重57公斤,钢青色,鳞片很大,下颌有力,伸出的肥胖胸鳍和腹鳍就象人的四肢一样。拉蒂迈小姐把这条鱼弄到博物馆之后,查遍了所有资料,也没有弄清这是条什么鱼。于是,她画了一张图寄给著名的鱼类     

多仿生机器鱼群体定位控制

研制了一种多微小型仿生机器鱼实验平台，对微小型机器鱼的游动速度、最小转弯半径和急转角度等机动性能进行了测试。在此基础上，进行了机器鱼水中定位控制的研究。由于水面波动和多机器鱼之间的相互干扰，机器鱼在水中的游动是一种高度的非线性问题，难以进行精确定位控制。提出了一种机器鱼自学习的算法，通过建立机器鱼行为信息数据库，实现了机器鱼的精确定位控制。     

可监察海水质量的机械鱼

据英《每日电讯报》报道，英国工程师研发了一种可监察海水污染的机械鱼。将机械鱼放入西班牙北部海域，进行为期三年的研究计划，以期应用在全球的河流、湖泊和海洋，监察污染情况．     

形形色色的新钓具

为了更有效地钓鱼,同时也为了更有趣地垂钓,人们运用现代科学技术,制造出形形色色的新钓具。电脑探鱼钓竿:日本新研制的这种钓竿,装上了微机处理的数字信号盘。它能指示出鱼儿是否上钩,鱼儿上钩时的水深,上钩鱼的重量和在怎样的深度可钓到鱼等信息,以供垂钓者决断。这种探鱼钓竿,对选择和引鱼出水至关重要,即使鱼儿半路脱钓,也能及时如实反映情况,从而提高了钓鱼的效果。电子诱饵钓鱼竿:美国发明了一种配有电脑装置的电子诱鱼钓竿,用它既可控制甩出的鱼钩,可以增加诱鱼上钩的机会。在水中的鱼钩按照电脑发出的指令,能够模拟鱼类爱吃的浮游生物及水面昆虫,在水     

胸鳍/尾鳍协同推进的机器海豚动力学建模与仿真

动力学模型是机器海豚研究的一个重点和难点.基于胸鳍/尾鳍协同推进模式,采用"叶片单元法"建立2自由度胸鳍动力学模型,根据伯努利原理和大展弦比机翼平衡理论提出尾鳍动力学模型.通过MATLAB进行数值仿真,获取胸鳍、尾鳍的运动规律和不同模式下的游动速度;进一步分析机器海豚的游动模式和运动参数对直游性能的影响,为机器海豚的设计提供理论依据.该研究有助于进一步认识和研究海豚的运动机理,从而提高机器海豚的游动性能.     

流速可控式新型生态鱼道的概念设计与数值模拟

鉴于传统鱼道适用范围窄、引鱼措施不完善、过鱼种类单一以及鱼道淤沙问题严重等缺陷,提出了一种流速可控式新型生态鱼道的概念设计模型,并结合大型通用流体力学计算软件Fluent对该新型生态鱼道进行数值模拟仿真研究。结果表明:通过调整鱼道中可旋转式隔板与边壁的夹角角度,从而改变鱼道中水流的流速大小,进而满足不同洄游鱼类对不同水流流速的适应要求。     

日科学家发现一妻多夫制的鱼类

最近,日本大阪大学、北海道大学和京都大学组成的联合研究小组,发现在非洲坦噶尼喀湖中生栖的一种鲫鱼,采用合作式一妻多夫制,即由两尾雄鱼和一尾雌鱼共同完成繁殖抚育后代。 据该研究小组成员、大阪大学自然学科部的动物社会学教授幸田正典说:“此前,只发现鸟类中有这种合作式一妻多夫制,在鱼类中发现这种繁殖方式还是第一次。” 根据幸田教授的介绍,已确认采用一妻多夫制的是一种名叫“布利查蒂”的鲫鱼。这种鱼体长约10厘米,每当雌鱼在岩石缝隙间选择产卵的巢穴时,一般会与一尾体积比自己大的大雄鱼和     

奇鱼趣事

在广袤浩瀚的大海之中,生活着无数种鱼类,其中不乏有许多奇鱼,本文选取几种,讲讲它们的趣事。 躲在海参肚内“避难”的隐鱼 当你有机会买到活海参,用力破开海参肚皮时,往往会发现海参肚内隐藏着一种细长的小鱼,取出小鱼丢在地上,小鱼一定是活蹦乱跳的,这是怎么回事呢? 原来,隐藏在海参肚皮里的这种小鱼名叫隐鱼,为了避免被大鱼吃掉,就经常躲在海参肚内“避难”。进去时,它从海参肛门口游进海参肚内;出来时,则从海参口里游出来。奇怪的是,海参竟然很乐意收容这种小难民。其实海参是出于无奈,因为海参是一种腔肠动物,根本无法阻止隐鱼从肛门游进从口中游出。 不要以为隐鱼躲在海参肚内就可太平无事,其实