定常流场中蓝鲨头部及胸鳍受力状况的数值模拟及实证研究

蓝鲨具有高效率和远距离的巡游模式,其胸鳍起到重要的平衡和稳定作用,头部为主要阻力源,以头部和胸鳍为突破口进行相关研究对于AUV等海工装备的优化设计具有重要价值。通过对蓝鲨形体数值化描述,结合相关特征进行精细化建模,基于三维模型进行流场中有限元计算和分析,获得了蓝鲨头部和胸鳍受力状况;分析蓝鲨头部和胸鳍的受力分布,并通过改变蓝鲨胸鳍展角进行同等条件的流体计算试验,得到无差异性的结果。利用3D打印技术将所建蓝鲨三维模型打印出高一致性实体,在水槽中进行多批次实验,通过误差分析,验证了数值计算结果的准确性。计算结果表明蓝鲨的头部和胸鳍对其所受阻力和升力有最关键的影响,通过分析不同规格蓝鲨在非定速水流冲击下所受阻力和升力的大小,拟合出了蓝鲨头部和胸鳍的受力变化规律,获得了一般意义下非定速流场中所受阻力和升力的二元三次函数模型,为AUV结构优化设计等相关应用提供了良好的基础。