Hydrodynamic of propulsion with a flexible paddle-shape tail of sea snake robot

海蛇躯体不同的推进段对推力的贡献不同,侧面压扁成桨状尾部是海蛇自适应进化最典型的特征,显著增强了其运动速度、机动性和效率。本文以柔性蛇尾为研究对象,建立蛇尾摆动流固耦合水动力分析模型,采用求解Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS)方程方法,研究蛇尾尺度参数-运动学参数-推进力之间的动力学关系。以NACA006翼型为基础,分析了不同蛇尾运动频率、幅值以及几何参数对推进力的影响。结果表明,摆动频率和摆动幅值对推进力的影响非独立的,本文中模型在摆动频率大于0.7 Hz、摆动幅值小于45°时,推进力随摆动频率、摆动幅值增大而增大;在改变蛇尾外形参数优化时,推进力随蛇尾侧面积增加而增加,通过改变弦长增大侧面积的方式有利于增加推进力。