哈尔滨工程大学硕士学位论文 1.2.1仿鱼推进理论研究现状 当前水下仿生推进理论研究热点主要集中在仿鱼摆动法推进技术上，并 已取得很好的研究成果，仿鱼摆动法推进机理研究可归纳为流体力学模型建 立、生物力学分析和非定常流实验研究等三个方面。 J.L.Lighthill提出“细长体理论”(slender--body theory),分析了形体细长 鱼类实现高效率推进时的尾鳍运动参数和几何参数条件)]，基于动力学平均 推力提出分析鳗鲡和鲹科推进方式的“细长体理论川(elongated-.body theory), 基于鱼类规则和不规则运动研究提出了“大幅值细长体理论”(large-amplitude elongated-body theory)。T.Y.Wu提出“二维波板理论”，将鱼体简化为弹 性波形板模型，模型中计入了惯性作用、前缘吸力和尾迹展向涡等流体作用， 得到二维非定常线性解析解，将空气动力学中变形机翼研究方法应用在二维 弹性波形板的推进研究上[向，用线性化无粘流理论分析了无粘流环境中二维 弹性波形板的变速游动刀、形状优化8]和运动优化问题9。M.Triantafyllou通 过鱼游流动显示中观测到鱼体腹、背边缘处存在复杂的三维流动，证实了三 维波动板理论的真实性。童秉纲等研究大雷诺数下鱼类摆动推进流体力学 模型，提出三维波动板理论及其应用于鳗鲡模式、鲹科模式和月牙尾推进等 三类游鱼的形态适应分析门，模型中在考虑惯性作用、前缘吸力和尾迹展向 涡之外，还分析了流向涡和展向涡的作用☑，不足的是该模型线性理论不能反 映大振幅情况。M.G.Chopra基于三维小幅值方法分析了矩形尾鳍I),提出了 适用于月牙形尾鳍的二维大幅值理论1)，用三维非定常升力面法计算多种形 状尾鳍性能的。Liu等在不需要提炼模型的情况下，基于Navier-Stokes方程 直接求解了蚪游动，其计算结果有利于了解流动的细节，但因数学分析的 复杂性使得很难用于鱼类生物力学其他分支。 以上理论和研究方法为水翼法推进机理研究和流体力学实验研究提供了 理论基础。 生物力学分析主要是针对鱼类游动特征，研究影响鱼类运动特性的生物 2哈尔滨工程大学硕士学位论文 1．2．1仿鱼推进理论研究现状 当前水下仿生推进理论研究热点主要集中在仿鱼摆动法推进技术上，并 已取得很好的研究成果，仿鱼摆动法推进机理研究可归纳为流体力学模型建 立、生物力学分析和非定常流实验研究等三个方面。 J．L．Lighthill提出“细长体理论”(slender．body theory)，分析了形体细长 鱼类实现高效率推进时的尾鳍运动参数和几何参数条件【3】，基于动力学平均 推力提出分析鳗鲡和鳕科推进方式的“细长体理论”【41(elongated-body theory)， 基于鱼类规则和不规则运动研究提出了“大幅值细长体理论”(1arge．amplitude elongated．body theory)t51。T．Y．Wu提出“二维波板理论”，将鱼体简化为弹 性波形板模型，模型中计入了惯性作用、前缘吸力和尾迹展向涡等流体作用， 得到二维非定常线性解析解，将空气动力学中变形机翼研究方法应用在二维 弹性波形板的推进研究上[6】，用线性化无粘流理论分析了无粘流环境中二维 弹性波形板的变速游动【71、形状优化【81和运动优化问趔91。M．Triantafyllou通 过鱼游流动显示中观测到鱼体腹、背边缘处存在复杂的三维流动，证实了三 维波动板理论的真实性【l 01。童秉纲等研究大雷诺数下鱼类摆动推进流体力学 模型，提出三维波动板理论及其应用于鳗鲡模式、鳕科模式和月牙尾推进等 三类游鱼的形态适应分析[1¨，模型中在考虑惯性作用、前缘吸力和尾迹展向 涡之外，还分析了流向涡和展向涡的作用[12】，不足的是该模型线性理论不能反 映大振幅情况。M．G．Chopra基于三维小幅值方法分析了矩形尾鳍【13】，提出了 适用于月牙形尾鳍的二维大幅值理论[14】，用三维非定常升力面法计算多种形 状尾鳍性能【15】。Liu等在不需要提炼模型的情况下，基于Navier—Stokes方程 直接求解了蝌蚪游动，其计算结果有利于了解流动的细节，但因数学分析的 复杂性使得很难用于鱼类生物力学其他分支。 以上理论和研究方法为水翼法推进机理研究和流体力学实验研究提供了 理论基础。 生物力学分析主要是针对鱼类游动特征，研究影响鱼类运动特性的生物 2