拍動(dòng)翼動(dòng)力學(xué)分析與應(yīng)用

目錄 
《博士后文庫(kù)》序言 
自序 
前言 
第1章 緒論 1 
1.1 拍動(dòng)翼的研究意義 1 
1.2 古代拍動(dòng)翼仿生的探索與應(yīng)用 2 
1.2.1 我國(guó)古代飛行的例證 2 
1.2.2 早期的飛行事故與警示 3 
1.3 當(dāng)代拍動(dòng)翼研究經(jīng)典實(shí)例 6 
1.3.1 拍動(dòng)鰭的水下推進(jìn) 6 
1.3.2 仿生拍動(dòng)翼飛行器研究 14 
1.4 當(dāng)前拍動(dòng)翼動(dòng)力學(xué)研究與挑戰(zhàn) 17 
1.5 本書(shū)的主要內(nèi)容 18 
第2章 生物運(yùn)動(dòng)器官構(gòu)造與拍動(dòng)翼運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 19 
2.1 水游類生物的鰭構(gòu)造與運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 19 
2.1.1 魚(yú)身與魚(yú)鰭構(gòu)造 20 
2.1.2 魚(yú)運(yùn)動(dòng)分類與運(yùn)動(dòng)規(guī)律 23 
2.2 飛行類動(dòng)物翼的構(gòu)造與特點(diǎn) 28 
2.2.1 鳥(niǎo)類的特點(diǎn) 28 
2.2.2 蝙蝠 32 
2.2.3 昆蟲(chóng)類翼的特點(diǎn) 33 
2.3 拍動(dòng)翼仿生的問(wèn)題與挑戰(zhàn) 36 
第3章 拍動(dòng)翼的流體動(dòng)力學(xué)模型 38 
3.1 機(jī)翼分析理論簡(jiǎn)介 39 
3.1.1 勢(shì)流理論方法 39 
3.1.2 黏性流體力學(xué)方法 40 
3.2 坐標(biāo)系與拍動(dòng)翼的運(yùn)動(dòng)描述 43 
3.2.1 單個(gè)拍動(dòng)翼的運(yùn)動(dòng)方程 43 
3.2.2 并列雙翼的運(yùn)動(dòng)方程 43 
3.2.3 串列拍動(dòng)翼運(yùn)動(dòng)描述 44
3.2.4 有效攻角與運(yùn)動(dòng)模式 45 
3.3 基于理想流體力學(xué)的邊界元分析 46 
3.3.1 單個(gè)拍動(dòng)翼的控制方程與邊界值問(wèn)題 46 
3.3.2 雙拍翼的邊界積分方程 50 
3.3.3 拍動(dòng)翼的首緣渦分離的考慮 51 
3.3.4 邊界元數(shù)值計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證 52 
3.4 基于黏性流體力學(xué)的數(shù)值計(jì)算 53 
3.4.1 控制方程 53 
3.4.2 單拍動(dòng)翼的 CFD 網(wǎng)格與算法選擇 54 
3.4.3 串列翼的網(wǎng)格與算法選取 56 
3.4.4 重疊網(wǎng)格技術(shù) 58 
第4章 拍動(dòng)翼的推進(jìn)動(dòng)力學(xué)分析 61 
4.1 單個(gè)拍動(dòng)翼的推進(jìn)性能 62 
4.1.1 機(jī)翼定常運(yùn)動(dòng)分析 64 
4.1.2 推進(jìn)運(yùn)動(dòng)模式 65 
4.1.3 制動(dòng)模式 68 
4.1.4 飛行模式 70 
4.2 拍動(dòng)翼的自由面效應(yīng) 74 
4.2.1 機(jī)翼的自由面效應(yīng)及輻射、繞射水動(dòng)力學(xué)分析 75 
4.2.2 水翼在淺水域的興波與水動(dòng)力 84 
4.2.3 拍動(dòng)翼在波浪中的推進(jìn)性能分析 98 
4.3 雙拍動(dòng)翼的推進(jìn)性能 111 
4.3.1 串列拍動(dòng)翼的推進(jìn)性能與渦干擾 111 
4.3.2 對(duì)拍雙翼的推進(jìn)特性分析 121 
第5章 拍動(dòng)翼的能量采集特性 124 
5.1 單個(gè)拍動(dòng)翼的能量采集性能分析 126 
5.1.1 拍動(dòng)翼勢(shì)流理論分析 126 
5.1.2 拍動(dòng)能量采集的渦分離與 CFD 模擬 130 
5.1.3 拍動(dòng)翼實(shí)驗(yàn)研究 136 
5.2 自由面及水底效應(yīng) 142 
5.2.1 自由面效應(yīng) 142 
5.2.2 底部壁面效應(yīng) 143 
5.2.3 淺水域水深的影響 144 
5.3 雙翼能量采集與渦干擾特性 146 
5.3.1 雙翼并列布置的水動(dòng)力干擾 146
5.3.2 串列拍動(dòng)翼的能量采集與渦干擾 150 
5.3.3 串列拍動(dòng)翼的 CFD 數(shù)值模擬與邊界元方法計(jì)算的比較 155 
第6章 拍動(dòng)翼在工程中的應(yīng)用 159 
6.1 拍動(dòng)翼裝備的設(shè)計(jì) 160 
6.1.1 總體框架與造型 160 
6.1.2 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)形式 161 
6.2 基于拍動(dòng)翼的新概念設(shè)計(jì) 164 
6.2.1 仿生拍動(dòng)翼推進(jìn)的水下航行器概念設(shè)計(jì) 164 
6.2.2 內(nèi)河船舶的對(duì)拍翼推進(jìn) 166 
6.2.3 長(zhǎng)航程拍動(dòng)翼飛行器 167 
6.2.4 助推減搖陣列翼 168 
6.2.5 蛙人助推器 170 
6.2.6 仿生海龜 171 
6.2.7 柔性波動(dòng)翼推進(jìn)的仿生烏賊 172 
6.2.8 仿生海鷗 174 
6.2.9 仿蜻蜓飛行器 175 
6.2.10 聯(lián)軸拍動(dòng)翼的能量采集方案 176 
6.2.11 軌道控制攻角的垂直軸輪機(jī) 177 
6.2.12 串列拍動(dòng)翼輪機(jī)設(shè)計(jì) 179 
參考文獻(xiàn) 181 
編后記 192