仿生波动长鳍运动学建模及算法研究

长鳍波动推进鱼类在稳定性、 机动性、 低速下状态保持等方面较其它鱼类有着显著优势.本文将鱼类波动长鳍抽象为零厚度理想波动面,引入直纹面建立曲线坐标意义下波动长鳍的运动学模型,描述了长鳍波动推进时的非等幅波动、非对称波形等运动特征.面向理论分析和数值模拟, 进一步扩充直纹面模型,使之满足弯曲基线、非零厚度等长鳍形态及运动特征,进而建立笛卡尔坐标系下的长鳍波动描述方程,相应地,设计了鱼类长鳍波动推进的运动描述算法.根据给定形体和运动参数,对零厚度理想波动板和弓鳍目“ 尼罗河魔鬼”鱼进行运动学仿真,验证了运动学模型及运动描述算法的有效性.