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侧喷射流参数及介质对仿生鱼表面减阻的影响
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Effects of Side Jet Parameters and Medium on Surface Drag Reduction of Bionic Fish
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    摘要:

    为研究射流孔结构参数和流场条件对水下射流减阻的影响, 以鲣鱼为对象建立仿生鱼模型, 通过模拟鲨鱼鳃部在仿生鱼模型侧面添加月牙形射流孔以建立射流模型. 采用数值模拟方法, 分析不同射流孔几何结构参数和不同流场条件下喷气射流模型与喷水射流模型对减阻的影响规律. 在本文设定的条件范围内, 当射流孔位置X=20 mm, 高宽比k=2, 射流孔高度h=15 mm, 速度比为0.5, 主流场速度为10 m/s,得到喷水射流模型的最大减阻率为24.64%, 喷气射流模型的最大减阻率为10.17%, 表明喷水射流模型具备较好的减阻效果. 本文通过计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)仿真分析不同射流孔结构参数下射流介质对仿生鱼表面减阻的影响, 为新型水下航行器的设计提供了依据.

    Abstract:

    To investigate the effect of the jet hole structure parameters and the flow field conditions on the drag reduction of the underwater jet, a biomimetic fish model is established with bonito fish as the biomimetic object. The jet model is established by adding a crescents jet hole to the side of the biomimetic fish model by simulating shark gills. The effects of air jet model and water jet model on drag reduction under different jet hole geometry parameters and different flow field conditions are analyzed by numerical simulation. In the range of conditions set in this paper, when the jet hole position X=20 mm, the aspect ratio k=2, the jet hole height h=15 mm, the velocity ratio is 0.5, and the mainstream field velocity is 10 m/s, the maximum drag reduction rate of the water jet model is obtained as 24.64 %, and the maximum drag reduction rate of the jet model is 10.17 %, which shows that the water jet model has a good drag reduction effect. In this paper, the effects of jet medium on the surface drag reduction of bionic fish is also analyzed by CFD simulation, which provides a basis for the design of new underwater vehicles.

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刘国勇 ?,乔俊雨 ,宋中鑫 ,朱冬梅 .侧喷射流参数及介质对仿生鱼表面减阻的影响[J].湖南大学学报:自然科学版,2025,52(12):47~54

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  • 在线发布日期: 2026-01-06
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