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多个柔性梁V型集群行为节能机理研究

张磊 敖雷 裴志勇

张磊, 敖雷, 裴志勇. 多个柔性梁V型集群行为节能机理研究[J]. 力学学报.
引用本文: 张磊, 敖雷, 裴志勇. 多个柔性梁V型集群行为节能机理研究[J]. 力学学报.
ENERGY SAVING MECHANISM OF HYDRODYNAMIC COLLECTIVE BEHAVIOR OF MULTIPLE FLEXIBLE BEAMS IN V FORMATION[J]. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics.
Citation: ENERGY SAVING MECHANISM OF HYDRODYNAMIC COLLECTIVE BEHAVIOR OF MULTIPLE FLEXIBLE BEAMS IN V FORMATION[J]. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics.

多个柔性梁V型集群行为节能机理研究

基金项目: 省部级-中国博士后科学基金(2019M652650)

ENERGY SAVING MECHANISM OF HYDRODYNAMIC COLLECTIVE BEHAVIOR OF MULTIPLE FLEXIBLE BEAMS IN V FORMATION

  • 摘要: V型排列是自然界中常见的动物(如大雁等迁徙性鸟类)集群模式,普遍推测该模式可以有效地降低能耗,然而目前没有研究给出相关的直接数据证据.本文拟采用基于Fluent二次开发的数值方法求解多个柔性体-流体介质相互作用的流固耦合问题,其中流体动力学方程采用有限体积法进行求解,柔性体动力学控制方程通过用户自定义模块(UDF)嵌入,并采用模态叠加法和4阶龙格库塔法求解,流固交界面形变使用动网格技术处理.数值模拟了多个自推进二维柔性梁自主形成V型集群的运动过程,将得到的推进性能参数(平均速度,输入功率和效率)与单独自推进柔性体的数据进行对比,研究发现该V型集群运动中不仅后排柔性梁的速度和推进效率得到提升,领头柔性梁性能也得到大幅提升,增幅均超过14%.此外,对V型集群运动的流场细节(涡量和压力云图)开展分析,用于揭示集群行为产生的原因和节能的内在机理,特别是对领头柔性梁的节能机理进行阐述.

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-12-29
  • 网络出版日期:  2022-05-09

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