【摘 要】
：
蝌蚪是蛙类的幼体，身形独特，头大尾长，不像传统鱼类的流线型外形。但是，蝌蚪具有优异的转弯机动性能，可以在几十毫秒内近乎原地转弯180°。研究蝌蚪的转弯机动，揭示其高转弯机动性能的机理，不仅有助于生物学家理解蝌蚪在发育过程中的环境适应性，而且对研制水下仿生航行器具有指导意义。
【机 构】
：
中国科学院大学生物运动力学实验室,北京100049
论文部分内容阅读
蝌蚪是蛙类的幼体，身形独特，头大尾长，不像传统鱼类的流线型外形。但是，蝌蚪具有优异的转弯机动性能，可以在几十毫秒内近乎原地转弯180°。研究蝌蚪的转弯机动，揭示其高转弯机动性能的机理，不仅有助于生物学家理解蝌蚪在发育过程中的环境适应性，而且对研制水下仿生航行器具有指导意义。
其他文献
本文提出了一种基于边界约束的涡面场构造方法。其中涡面场的等值面为由涡线组成的涡面，其构建可用于识别与追踪流动演化中的涡结构。首先通过构造一个包含伪时间变量的演化方程，在涡面场边界约束条件下求解该演化方程，可得到涡面场方程的近似解。利用该边界约束方法，构造了螺旋度为零的高对称流、含混沌涡线的ABC流、及壁流动转捩中涡面场，并对收敛误差进行了分析与定量估计。
基于三维不可压缩流体速度场的极向-环向分解，本文提出了一种用于计算圆球绕流的三维谱方法模型.通过极坐标系下的坐标变换，我们将边界条件延伸到无穷远处，从而避免了圆球绕流数值计算中选取近似边界条件的困难.我们计算了雷诺数Re在50～500区间的流场结构，并比较了半径阻塞比在0～0.02区间的阻力系数.结果 表明就中低雷诺数而言，随着雷诺数的增加，阻塞比对阻力系数的影响越大.
统一气体运动学方法(Unified gas kinetic scheme, UGKS)是一种可以用于模拟流场中同时存在连续流区域和稀薄流区域的流体流动情况的基于波耳兹曼(Boltzmann)方程的数值算法.UGKS方法介于基于宏观守恒律的方法和基于微观分子动力学的方法之间.
本文发展了一种基于精确Jacobian矩阵的高效隐式直接间断伽辽金方法,用于求解可压缩层流和湍流流动问题。控制方程的离散采用了弱形式的高阶间断伽辽金有限元算法,其中空间对流项离散采用了HLLC格式,粘性项离散发展了直接间断伽辽金方法(Direct Discontinuous Galerkin,DDG)。时间项离散发展了基于精确Jacobian矩阵的LU-SGS预处理GMRES隐式方法。
本文在完全交错网格中实现了基于四阶紧致差分格式的不可压缩流动精确投影方法。空间导数项离散以及变量空间插值采用四阶紧致差分和插值格式。在时间方向上，已有研究一般采用显式格式离散对流项和粘性项，而本文中通过微分算子的近似分裂实现了半隐式Crank-Nicolson格式离散粘性项，对流项离散则采用显式Adams-Bashforth格式。
针对复杂外形的侧向喷流干扰问题，本文开展了基于结构/非结构混合网格的侧向喷流干扰数值模拟研究，开发了一套适合复杂外形的结构/非结构网格耦合求解程序。建立了高可信度的CFD方法并与已有试验结果进行了对比，数值研究了亚跨及高超条件下的单、多喷流干扰流场，分析了法向力放大因子、俯仰力矩放大因子的变化规律。研究结果表明：基于结构/非结构混合网格的耦合求解方法对于模拟复杂外形多喷流的干扰流场具有很好的效果，
本文针对再入钝头体飞行器在高超声速条件下气动热数值模拟中的无粘通量离散格式开展了研究.选取火星科学实验室(MSL)的返回舱模型,在来流马赫数9.47下开展了数值模拟.基于经过验证的AUSM类格式及Roe格式进行的数值实验表明：由于强脱体激波的存在,AUSM类格式低数值耗散特性可能使计算的表面热流产生较严重的振荡现象,对五种AUSM类格式结果的对比表明,AUSMPW格式给出的表面热流振荡程度最小(图
随着高超声速飞行器和微机电系统的快速发展和广泛应用,跨流域尤其是过渡流区的稀薄气体非平衡效应问题也受到了越来越多的关注。对于这类问题的研究,主要存在以下三个方面的问题：一,新型高超声速飞行器外形日趋复杂,而微机电系统器械存在跨尺度问题,局部流动的细节模拟对网格生成带来困难；二,Euler或Navier-Stokes方程在稀薄环境下已不适用,对于稀薄气体非平衡流动问题的仿真模拟,通常采用以分子运动理
基于非结构/混合网格，研究和实现了一种新的网格变形方法一弹性体法。和传统的网格变形方法相比，弹性体法特别善于处理几何大变形，尤其是网格扭转比较大的应用，并且变形后网格品质高、鲁棒性强。本文中，作者从弹性方程求解、算法并行化、几何守恒率等方面介绍弹性体法的实现细节，并从多段翼性设计、非定常动态特性、气动弹性、流动控制等应用领域，展示基于弹性体法的研究和应用进展，验证了弹性体法的独特优势和在CFD模拟
网格自适应是一种在对计算结果影响大的网格区域进行优化，从而改善计算网格、提高计算精度的重要方法。本文基于三维非结构网格与离散伴随方程，建立了基于伴随方程的网格自适应方法与目标函数误差修正方法，构造了适用于格心格式有限体积法的流场变量插值技术和网格单元剖分判据，初步实现了网格物面投影和空间单元优化，发展了适用于有限体积法的整套网格自适应与误差修正技术。对ONERA-M6机翼与ANF导弹标模进行了自适