行波推进与控制仿生机器鱼实验研究

研究依靠行波实现推进与姿态控制的仿生机器鱼的涡动力学机理。鱼类、鳗鲡等通常依靠身体和尾鳍摆动实现推进,依靠胸鳍、腹鳍和背鳍实现姿态控制，据此制造大中型仿生机器鱼在结构强度、航行平稳性等方面技术上面临较大困难。尼罗河"魔鬼"鱼(NLH-MG)依靠长且宽大的背鳍的行波运动,实现推进与姿态控制，特点是:1)游动时身体左右不摆动,2)改变行波方向,可实现前进与后退的迅速转换,3)当行波分别从头、尾向中央传播时,可实现悬停、就地转向等控制。这是大中型仿生机器鱼最具可行性的生物原型。在对NLH-MG鱼活体进行录像、流动显示研究基础上，研制波长、波速可编程控制的仿生机器鱼模型，运用PIV、测力天平等流体力学实验技术，研究模型周边流场及尾流场的旋涡结构、速度分布，以及阻力特性等涡动力学问题,揭示行波推进与姿态控制的物理机理,为研制大中型仿生机器鱼提供科学依据,这在海洋勘测、军事应用等领域有重要应用价值。