粘弹性蜻蜓型翼挥拍的流固耦合求解途径初探

昆虫翼挥拍时的动态变形与受到的惯性力和气动力是相互影响的,这是一个复杂的流固耦合过程,本文利用简化的非定常气动力估算方法、简化的昆虫翼结构模型和简化的拍动方式,对该问题的耦合求解途径做了初次探索.首先,在比较了昆虫翼拍动中受到的惯性力和气动力大小的基础上,阐明了耦合求解蜻蜓翼变形过程的必要性.其次,提出一个迭代求解该耦合问题的简化方案,并利用有限元数值模拟了粘弹性蜻蜓模型翼绕定轴往复挥拍的变形过程,比较了耦合气动力前后的模型翼变形,并初步分析了能耗变化.     

斑马鱼C型机动运动数据重构与性能分析

在鱼类机动性能研究中,获取高精度运动学和动力学实验数据至关重要。本文搭建基于机器视觉的高速摄影平台,获取了斑马鱼C型机动运动的顶视序列图像;使用数学形态学算法提取图像中的鱼体外轮廓和中线,建立了简化的三维鱼体模型;通过“鱼–水”系统的动量和动量矩守恒算法,获得鱼体的运动学数据,并分析了作用于鱼体的流体动力和机械能的变化规律。在鱼体模型建立过程中,对尾鳍进行面积的二阶矩等效处理,完成了尾鳍长度的合理修正。经一系列标准算例验证,采用数字图像处理技术重构的动力学数据与标准模型误差在3.1%以内。结果表明：鱼体C型机动运动中最大加速度与最大角加速度存在线性关系;C型起动中平动能占主导,C型转弯中转动能占主导。