有不同的方法来评估推进装置的性能,包括净效率和推进效率等


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波浪形鳍片产生的净冲击力和功耗随时间振荡 。 然而 , 为了评估翅片的性能 , 研究人员计算了翅片的平均力和平均功耗 , 以进行准稳态分析 。 力和功率的结果显示为波动频率的函数 。 全驱动翅片和欠驱动翅片的数据分别以红色和蓝色表示 。 空心符号和实心符号分别代表有和没有来流的实验结果仅表示带状翅片上消耗的净功率 , 从结果中 , 研究人员可以看到 , 欠驱动的鳍片比完全驱动的鳍片消耗更少的功率 , 正如预期的那样 。

研究人员还观察到 , 在静水和通流之间 , 每个鳍片情况下的功耗只有微小的差异状况 。 结果表明 , 波动翅片消耗的功率主要由横向翅片运动控制 , 冲击力随频率呈指数增长 。 正如研究人员所观察到的 , 完全驱动的翅片可以产生比驱动不足的翅片高得多的净冲击力 。 对于流动条件 , 来流对翅片施加阻力 , 因此净冲击力在较高频率下从负值增加到正值 。 在某个频率下 , 推力等于阻力 , 这就是自由游泳频率 , 其中机器人鳍以等于流入流量的速度自行推进 。

与欠驱动相比 , 完全驱动鳍的自由游泳频率在较低的频率下达到鳍 。 鳍尖的振幅受射线的弹性力学性质、弹性膜的拉伸行为以及由于弹性膜与柔性射线的顺应性引起的流体-结构相互作用的复合效应 , 因此对于在所有频率下均无变形的刚性射线 , 翅片尖端在两个最大偏转位置处的距离将为七厘米 。 然而 , 对于柔性射线的情况 , 当在低频下驱动时 , 研究人员观察到鳍尖的峰峰值幅度小于七厘米 。

研究人员说明了在低频下驱动的柔性射线的弯曲条件 。 实线表示柔性射线的偏转幅度 , 虚线表示刚性射线的最大位置以进行比较 。 研究人员认为来自膜的弹性力和流体-鳍相互作用限制了鳍射线在低频下的运动 , 因此它们向内弯曲到中矢状平面 。 随着驱动频率的增加 , 研究人员观察到峰峰值幅度扩大到大于七厘米 。 研究人员建议柔性射线的弹性动力学克服弹性膜的张力和流体载荷的限制以执行一阶弯曲模式 。

在黑色鬼刀游泳中 , 已经报道了许多复杂的翅片弯曲模式 , 包括卷曲进入流动 , 平滑曲率和尖峰 。 此外的研究在其他类型的鳍片中观察到类似的弯曲和变形行为 。 在研究人员的研究中 , 柔性射线的弹性动力学特性、弹性膜的拉伸行为和周围流体之间的相互作用导致完全驱动的鳍片的偏转幅度从零点五赫兹的六厘米左右开始到大于八厘米四赫兹之后 。

在科学家进行的实验中 , 柔性面板从前缘驱动并根据流固耦合被动地进行振荡 。 他们发现后缘振幅在柔性面板的共振频率处最大 。 在研究人员的研究中 , 对于两种流动条件 , 研究人员观察到欠驱动翅片的封闭面积在三点五赫兹 , 可定义为欠驱动带状翅片的共振频率 , 在研究人员的测试范围内不受流速影响 。 有不同的方法来评估推进装置的性能 , 包括运输成本、净效率和推进效率 。  科学家详细讨论了鱼类推进的不同效率 。

【有不同的方法来评估推进装置的性能,包括净效率和推进效率等】在研究人员的实验案例中 , 由于研究人员将推力的产生与阻力分离 , 研究人员可以将推进效率定义如下了解被动波动鳍推进机制是一项复杂但有前途的任务 , 可以提高柔性波动推进器的效率和有效性 。 在这项工作中 , 研究人员的目标是揭示一个驱动不足的波状鳍推进器可以利用被动行波运动影响其推进性能 。 为了实现这一目标 , 研究人员通过修改其机械结构 , 开发并测试了一种使用全驱动和欠驱动鳍的机器人设备 。

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