幼鱼体长差异性对群游推进效率的影响研究

为探究上下游鱼之间的体长差异性对鱼群群游效率的影响,本文基于Fluent动网格技术,对幼鱼鱼群稳定游动状态下的鱼体周身涡量和推进效率等进行了数值模拟分析。计算结果表明,群游幼鱼的推进效率相比单尾鱼最高可提升5%,上游鱼体长大于下游鱼体长(ΔL>0 cm)时,随体长差异的增大,鱼群尾流结构(d/D)增大,整体推进效率减小;上游鱼体长小于下游鱼体长(ΔL<0 cm)时,随体长差异的增大,鱼群尾流结构(d/D)和整体推进效率减小。当上下游幼鱼的体长差ΔL=0.5 cm时,三角形组合的鱼群整体推力系数和功率系数最高分别可达5.11×10^-3和1.71×10^-3,该组合下的整体推进效率可达17.2%。     

旋翼的非定常流动及表面载荷的数值模拟

旋翼的流场呈现很强的非定常现象.目前,对旋翼定常流场的计算已经基本成熟,非定常流场的计算仍在探索之中。本文基于有限体积法的思想,利用较成熟的商用软件NUMECA/IGG生成计算所需的网格。对N-S方程进行离散,选用Baldwin-Lomax湍流模型,Dual-Time时间推进格式模拟了旋翼的非定常流场。计算的结果与文献给出的实验结果符合得较好。     

光压与光压推进

 2005年6月21日,美、俄科学家向太空发射了人类历史上第一艘太阳帆飞船---“宇宙一号”(由于搭载的火箭引擎故障,在发射后不久失踪)。这艘耗资400万美元、总重量为50千克的飞船,由8片各15米长的超薄三角形聚酯薄膜帆板组成,呈风车状,总面积达600多平方米,帆板表面上涂满了反射物质;它利用光压推进,无须携带任何燃料,只要有阳光存在,它就能获得动力加速飞行。光子与光压光子是静止质量为零的中性粒子,是光和电磁波能量、动量的携带者,其能量E=hυ、动量p=hλ=hυ/c(h为普朗克常数,υ为光的频率,λ为光的波长)。真空中,每个光子都以光速c=3×10⁸米秒-1运动。     

用无量纲量表示生物体的极限

 现今世界的一切生物都是进化而来,生物进化有自己的法则,但是它不能超越物理学规律。一头奶牛不能以逃逸速度往上跳,生物酶既不能起麦克斯韦妖的作用,也不能使鸟避开重力。物理学对生物体的限制不少于它对人类自身技术的约束。但是,要在实践中判明这些限制并非易事。一种工程师们采用的方法,即考虑两种对抗因素的相互作用所确立的范围和它们的比值(常常是无量纲的量),至少对了解它的宏观力学方面的特征是有益的,起码给我们以启示。     

低气压离子风推进器仿真与实验

离子风动力具有无需机械旋转部件、低功耗及低噪声等优点, 在平流层飞艇和太阳能飞机上具有重要的应用潜力。模拟临近空间的低气压环境, 采用"线-柱"电极结构电晕放电装置产生离子风, 实验测量不同放电条件下离子风推进器产生的推力和推功比, 研究了气压、放电电压、电极间隙对离子风动力的影响。仿真和实验结果表明, 气压的降低会导致推进器推功比的下降, 具体表现为: 当电极间隙为2.0 cm, 最大推功比由1 atm (1 atm＝101325 Pa)时的17.70 mN/W降低至0.02 atm时的0.24 mN/W; 而推功比的损失可以通过增大电极间隙来补偿, 当电极间隙增加至14 cm, 在0.02 atm的气压环境下, 推功比由0.24 mN/W升至0.70 mN/W。通过优化离子风推进器结构, 增加电极间隙, 离子风动力具备低气压环境下的应用潜力。      

自由度对鱼类自主游动数值模拟结果的影响

采用自适应浸没边界方法,数值模拟了仿生鱼在不同自由度个数情况下的游动,对比分析了自由度个数对仿生鱼受力、能耗、推进效率以及尾涡结构的影响。研究结果表明,推进效率随着自由度个数的增加而略有降低;当仿生鱼在自主游动过程中没有侧向运动速度时,侧向受力幅值会大幅度提高。另外,当采用"六自由度模型"进行模拟时,仿生鱼很难沿直线运动,从而导致定量分析的困难。     

电火箭星际航行：技术进展、轨道设计与综合优化

早在1963年, 钱学森先生在他出版的专著《星际航行概论》中阐述了星际航行研究的重要性以及电火箭技术在星际航行中的应用前景. 与传统化学推进相比, 高比冲电火箭或电推进技术有望为星际航行任务承载更多有效载荷以及实现更佳航行性能. 与此同时, 与电火箭技术应用相关的连续推力轨道分析与优化设计为航天轨道力学注入了新的研究内容, 并指导着电火箭星际航行的未来发展. 该文将依次介绍电火箭技术进展、连续推力轨道设计以及电火箭星际航行的综合优化问题, 力图描述电火箭应用于星际航行的基本内容与实现途径以及应用于载人深空飞行的设想.     

PVDF压力传感器标定及在激光推进实验中的应用

详细介绍了PVDF压力传感器的设计方法和2个等效测量电路.利用SHPB系统对PVDF压力传感器的动态灵敏度进行了标定,结果显示,不同并联电阻对于PVDF压力传感器动态灵敏度的影响不大,但对脉冲推力上升时间的测量结果有影响,选择较小的并联电阻可以获得更逼真的测试信号.     

电磁流体表面推进机理与效果分析

电磁流体表面推进是在推进单元周围的导电流体中(海水、等离子体等)激励出电磁体积力,并利用电磁体积力的反作用力达到推进的目的. 基于电磁场和流体力学的基本控制方程,采用有限体积法对电磁流体表面推进的效果进行了数值模拟研究,分析了在不同姿态(攻角)和不同电磁体积力的作用下,航行器周围流场结构的变化规律和推力的变化特点.研究结果表明:沿航行器表面分布的电磁体积力可以有效地改变流体边界层的结构,并能向流体边界层传输动量与能量,从而使航行器获得所需的推力.流体对航行器的黏性阻力和压差阻力的影响随作用参数的增大而减弱 关键词： 表面推进 航行器 推进单元 电磁体积力