目錄
序一
序二
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 3
1.2.1 波動(dòng)推進(jìn)機(jī)器人研究現(xiàn)狀 3
1.2.2 仿生波動(dòng)推進(jìn)機(jī)制 12
1.2.3 仿生波動(dòng)推進(jìn)水動(dòng)力數(shù)值預(yù)報(bào) 18
1.3 水下波動(dòng)推進(jìn)機(jī)器人研究存在的主要問題 24
1.4 本書內(nèi)容安排 26
參考文獻(xiàn) 28
第一部分 波動(dòng)推進(jìn)理論
第2章 基于沖量原理的波動(dòng)推進(jìn)水動(dòng)力性能 37
2.1 波動(dòng)推進(jìn)生物模型 37
2.2 波動(dòng)推進(jìn)模型下的沖量理論 39
2.2.1 導(dǎo)數(shù)矩變換 39
2.2.2 廣義沖量公式 42
2.3 二維波動(dòng)推進(jìn)尾流模型 45
2.4 波動(dòng)推進(jìn)尾流渦旋�；� 49
2.5 推力計(jì)算及參數(shù)分析 54
2.5.1 二維流場(chǎng)沖量計(jì)算 54
2.5.2 平均推力計(jì)算 56
2.6 本章小結(jié) 60
參考文獻(xiàn) 61
第3章 二維線性化波動(dòng)推進(jìn)數(shù)學(xué)模型 63
3.1 引言 63
3.2 波動(dòng)推進(jìn)模型下的流場(chǎng)控制方程與邊界條件 63
3.2.1 線性化流場(chǎng)模型 63
3.2.2 線性化流場(chǎng)邊界條件 65
3.3 波動(dòng)推進(jìn)模型下的黎曼-希爾伯特問題與普萊姆利公式 69
3.3.1 標(biāo)量黎曼-希爾伯特問題與普萊姆利公式 69
3.3.2 奇異邊值問題的數(shù)學(xué)求解 73
3.4 復(fù)加速度勢(shì)函數(shù)特性分析 78
3.5 波動(dòng)推進(jìn)水動(dòng)力性能計(jì)算 83
3.6 本章小結(jié) 89
參考文獻(xiàn) 90
第二部分 仿生波動(dòng)推進(jìn)水動(dòng)力學(xué)
第4章 二維波動(dòng)推進(jìn)水動(dòng)力性能預(yù)報(bào)與流場(chǎng)演化 95
4.1 引言 95
4.2 二維波動(dòng)推進(jìn)的流場(chǎng)數(shù)值模型 95
4.3 二維系牽模型下波動(dòng)推進(jìn)水動(dòng)力性能預(yù)報(bào) 98
4.3.1 二維系牽模型下運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)推進(jìn)性能的影響 98
4.3.2 二維系牽模型下流場(chǎng)結(jié)構(gòu)分析 106
4.4 二維系牽模型與理論模型結(jié)果對(duì)比 111
4.4.1 水動(dòng)力合力 111
4.4.2 水動(dòng)力功率 114
4.5 二維系牽模型下波動(dòng)鰭尺度的影響 117
4.6 二維自推進(jìn)模型下波動(dòng)推進(jìn)水動(dòng)力性能預(yù)報(bào) 120
4.6.1 二維自推進(jìn)模型下運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)推進(jìn)性能的影響 120
4.6.2 二維自推進(jìn)模型下流場(chǎng)結(jié)構(gòu)分析 126
4.6.3 二維系牽模型和二維自推進(jìn)模型對(duì)比 129
4.7 復(fù)雜流場(chǎng)非定常效應(yīng)對(duì)二維波動(dòng)推進(jìn)水動(dòng)力性能的影響 131
4.7.1 并列雙波動(dòng)鰭推進(jìn)水動(dòng)力性能特性研究 131
4.7.2 水翼尾流對(duì)波動(dòng)鰭推進(jìn)性能的影響 163
4.7.3 二維波動(dòng)推進(jìn)在時(shí)變流場(chǎng)下的水動(dòng)力演化規(guī)律 176
4.8 本章小結(jié) 189
參考文獻(xiàn) 190
第5章 三維波動(dòng)推進(jìn)水動(dòng)力性能預(yù)報(bào)與流場(chǎng)演化 193
5.1 引言 193
5.2 三維約束浸入邊界法 193
5.2.1 數(shù)學(xué)模型 193
5.2.2 數(shù)值策略 195
5.2.3 求解算法可靠性驗(yàn)證 196
5.3 波動(dòng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)三維推進(jìn)性能影響 198
5.3.1 網(wǎng)格模型 198
5.3.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)水動(dòng)力性能的影響 200
5.4 三維波動(dòng)推進(jìn)機(jī)制和流場(chǎng)渦結(jié)構(gòu)分析 205
5.4.1 三維流場(chǎng)收束效應(yīng) 205
5.4.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)三維流場(chǎng)的影響 209
5.4.3 射流角 212
5.5 二維與三維波動(dòng)推進(jìn)特性對(duì)比 213
5.6 本章小結(jié) 218
參考文獻(xiàn) 219
第6章 三維波動(dòng)推進(jìn)水動(dòng)力性能實(shí)驗(yàn) 221
6.1 引言 221
6.2 波動(dòng)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì) 221
6.2.1 總體設(shè)計(jì) 221
6.2.2 樣機(jī)設(shè)計(jì) 222
6.3 三維波動(dòng)推進(jìn)水動(dòng)力性能實(shí)驗(yàn)測(cè)試原理 225
6.3.1 基本實(shí)驗(yàn)原理 225
6.3.2 波動(dòng)基線影響分析 227
6.4 三維波動(dòng)推進(jìn)性能變化規(guī)律驗(yàn)證 229
6.4.1 推力變化規(guī)律驗(yàn)證 229
6.4.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性對(duì)比 233
6.5 流場(chǎng)可視化結(jié)果分析 234
6.6 本章小結(jié) 239
參考文獻(xiàn) 240
第三部分 波動(dòng)推進(jìn)機(jī)器人性能
第7章 波動(dòng)推進(jìn)機(jī)器人水動(dòng)力性能 245
7.1 引言 245
7.2 波動(dòng)推進(jìn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 245
7.2.1 總體需求設(shè)計(jì) 245
7.2.2 機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 246
7.2.3 機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 252
7.3 波動(dòng)推進(jìn)驅(qū)動(dòng)控制優(yōu)化 260
7.3.1 中樞模式發(fā)生器的控制原理 260
7.3.2 基于Hopf振蕩器的CPG系統(tǒng)建模與特性 260
7.3.3 基于CPG模型的機(jī)器人多模態(tài)運(yùn)動(dòng)控制 268
7.4 波動(dòng)推進(jìn)機(jī)器人性能分析 271
7.4.1 波動(dòng)推進(jìn)機(jī)器人推進(jìn)機(jī)理分析 271
7.4.2 波動(dòng)推進(jìn)機(jī)器人推力性能預(yù)測(cè) 278
7.4.3 波動(dòng)推進(jìn)機(jī)器人轉(zhuǎn)向性能預(yù)測(cè) 284
7.5 波動(dòng)推進(jìn)機(jī)器人推進(jìn)性能實(shí)驗(yàn) 287
7.5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì) 287
7.5.2 推力性能實(shí)驗(yàn) 289
7.5.3 轉(zhuǎn)向性能實(shí)驗(yàn) 291
7.6 本章小結(jié) 293
參考文獻(xiàn) 293
第8章 波動(dòng)推進(jìn)機(jī)器人水面穩(wěn)性分析 295
8.1 引言 295
8.2 波浪理論 295
8.2.1 常見波浪理論 295
8.2.2 波浪理論數(shù)值驗(yàn)證 299
8.3 水面穩(wěn)性理論建模 301
8.3.1 水面穩(wěn)性理論 301
8.3.2 機(jī)器人穩(wěn)性建模 303
8.4 中部艙體穩(wěn)性優(yōu)化 304
8.4.1 中部艙體穩(wěn)性復(fù)原力矩計(jì)算 304
8.4.2 穩(wěn)性復(fù)原機(jī)理與結(jié)果對(duì)比 306
8.5 穩(wěn)性預(yù)測(cè) 310
8.5.1 靜水下穩(wěn)性預(yù)測(cè) 310
8.5.2 波浪下穩(wěn)性變化 314
8.6 波動(dòng)推進(jìn)機(jī)器人水面穩(wěn)性實(shí)驗(yàn) 316
8.6.1 造浪實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建 316
8.6.2 靜水工況下穩(wěn)性實(shí)驗(yàn) 318
8.6.3 波浪工況下穩(wěn)性實(shí)驗(yàn) 320
8.7 本章小結(jié) 322
參考文獻(xiàn) 322