作动弹性游泳者的建模

我们研究了波动弹性板的力产生动力学，作为鱼类状惯性游泳者的模型。利用梁模型结合 Lighthill 的大振幅细长体理论，我们探索了板一端的不同局部作动（升沉、俯仰以及二者组合），以量化推力中的反作用与阻力贡献。后者在 large Reynolds number 游泳者中呈二次阻力形式，且近来被指出是推力平衡中的关键因素。我们使用受三种不同作动类型作用的柔性板的推力测量实验，验证了流固耦合模型弱非线性解的输出。该模型随后被用于自推进构型——带有平衡推力以产生恒定巡航速度的表皮摩擦模型——以在由展弦比和作动频率定义的参数空间中绘制反作用与阻力推力产生的分布。我们表明，该平衡随激励频率改变以及弹性板响应在不同共振模态间切换而修正，纯升沉情形对模态响应最为敏感，沿频率轴的反作用/阻力贡献比发生剧烈变化。我们还分析了组合作动中升沉与俯仰分量间相位滞后的作用，特别展示了其对推进效率的非平凡影响。