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Pectoral Fin Propulsion Performance Analysis of Robotic Fish with Multiple Degrees of Freedom Based on Burst-and-Coast Swimming Behavior Stroke Ratio

推进 鱼翅 阻力 海洋工程 航空航天工程 模拟 工程类 生物 渔业
作者
Zonggang Li,Bin Li,Haoyu Li,Guangqing Xia
出处
期刊:Biomimetics [MDPI AG]
卷期号:9 (5): 301-301
标识
DOI:10.3390/biomimetics9050301
摘要

The pectoral fin propulsion of a bionic robotic fish always consists of two phases: propulsion and recovery. The robotic fish moves in a burst-and-coast swimming manner. This study aims to analyze a pair of bionic robotic fish with rigid pectoral fin propulsion with three degrees of freedom and optimize the elliptical propulsion curve with the minimum recovery stroke resistance using computational fluid dynamics methods. Then, the time allocated to the propulsion and recovery phases is investigated to maximize the propulsion performance of the bionic robotic fish. The numerical simulation results show that when the time ratio of the propulsion and recovery phases is 0.5:1, the resistance during the movement of the robotic fish is effectively reduced, and the drag-reducing effect is pronounced. According to a further analysis of pressure clouds and vortex structures, the pressure difference between the upstream and downstream fins of the pectoral fin varies with different stroke ratios. The increase in recovery phase time helps to prevent premature damage to the vortex ring structure generated during the propulsion process and improves propulsion efficiency.

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