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1、飞行和游动生物流体力学及仿生技术国内研究情况概述,机械12 周振雷2011010425,简介,飞行与游动的生物力学是一门以流体力学为先导的交叉科学,它将昆虫、鱼类等生物视为有生命的机器,研究它们在神经信号控制下,驱动其强劲的推进肌产生收缩动作(相当于原动机) ,形成拍翼运动或波状摆动,将肌肉中蕴含的生化能转化为机械能,从而实现自主飞行和自主游动这一复杂系统的科学规律.微型飞行器和微小水下航行器是典型的仿生产品。,研究背景,飞行和游动生物有着出色的运动能力。（水生生物极高的推进效率、爆发力）仿生机器学正迅速崛起,研制微型飞行器、机器昆虫、机器鱼等日益成为潮流,亟需该学科的理论加以支撑。,飞行和游
2、动生物的拍动推进机理,昆虫扇翅、鸟拍翼以及鱼摆尾简化为翼型做沉浮和俯仰两种基本运动。拍动翼能否在其周围流体的作用下自主向前推进,不仅取决于拍翼的频率和拍动幅值,还取决于拍翼和周围流体介质的密度比。在翼的俯/ 仰旋过程中升力的产生,不仅取决于攻角上仰机制, 还取决于射流增升机制。,游动生物的波状摆动推进机理,鱼类波状游动的推进机制童秉纲揭示了波状摆动推进中的流动控制、减阻和最佳推进效率等运动学和动力学机理,预测了对应最佳推进性能的波状摆动参数。研究发现了不同Re 数下的两类典型推进机理:一是当Re 数为10100时钝体分离涡与行波壁相互作用机理,另一是当Re 数为100010000时脱泻涡增强机
3、理。相邻翼型的波状摆动方式,研究了同相和反相摆动两类典型情况. 首次揭示了同相摆动有助于节省游动的能耗,而反相摆动有助于增强推进力。,仿生技术研究和水下仿生机器,研制了三种不同形式的机器鱼。 多关节钢丝传动的机器鱼试验品 三关节的仿生机器鱼解决了转弯、上 浮/下潜等技术问题。 基于形状记忆合金设计了模拟尾鳍运动的 机构模拟鱼类游动的摆尾运动。研制了一种水下智能拍翼机器实现了上浮和下潜的速度为13 cm/ s 的机动运动,参考文献,1童秉纲, 陆夕云. 关于飞行和游动的生物力学研究J . 2陆夕云 ,杨基明 ,尹协振1,童秉纲.飞行和游动的生物运动力学和仿生技术研究.3童秉纲,孙茂,尹协振.飞行和游动生物流体力学研究在国内的若干进展. 谢谢大家,
