کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7178869 1467706 2018 14 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Effect of flexural stiffness distribution of a fin on propulsion performance
ترجمه فارسی عنوان
اثر توزیع سختی خمشی ورق بر عملکرد حرکتی
کلمات کلیدی
فین کادو، مدل پویای چندگانه، سختی انعطاف پذیر، نیروی محرک، عملکرد حرکتی،
ترجمه چکیده
تحقیقات تجربی بر روی باله های مکانیکی بیومیمتیک توسط محققان برای مطالعه و تقلید رفتار ماهی انجام شده است. با توجه به نیروی محرک و بهره وری زمانی که درجه انعطاف پذیری مناسب انتخاب می شود، باله های انعطاف پذیر بهتر از باله های سفت و سخت هستند. مشاهده شده است که ماهی ها می توانند سختی ریزش خود را با تعرق عضله تغییر دهند. همچنین، باله های مختلف ماهی های مختلف با سفتی های مختلف از طریق تکامل طبیعی برای مقابله با شرایط مختلف زندگی توسعه می یابد. در این کار با الهام از طراحی طبیعی باله های ماهی با ساییدگی خمشی در طول وتر، در این مقاله یک مطالعه بهینه سازی عددی مبتنی بر جستجو برای بررسی توزیع سختی خمشی به دست آمده از حداکثر نیروی محرک انجام شده است. برای این منظور، یک مدل پویا از یک فیبر انعطاف پذیر از طریق رویکرد پویایی چندگانگی با در نظر گرفتن فیبر انعطاف پذیر به عنوان بخش های مختلف سفت و سخت متصل به فنرهای پیچشی توسعه داده می شود. روش عنصر تیغه برای محاسبه نیروهای هیدرودینامیکی که بر روی بخش های باله عمل می کنند استفاده می شود. براساس بهینه سازی طراحی، چندین ورق مسطح صفحه هندسه تراپزی با توزیع متغیر سختی ایجاد می شوند. آزمایش ها با باله های ساخته شده انجام می شود تا اعتبار نتایج بهینه سازی برای عملکرد حداکثر نیروی محرکه.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی صنعتی و تولید
پیش نمایش مقاله
اثر توزیع سختی خمشی ورق بر عملکرد حرکتی
چکیده انگلیسی
Experimental investigations on biomimetic mechanical fins have been carried out by researchers to study and mimic the behaviour of fish. Flexible fins are proven to be better than rigid fins in terms of thrust force generation and efficiency when the degree of flexibility is chosen appropriately. It is observed that fishes can modulate their fin stiffness by muscle coactivation. Also, fins of different variety of fishes are developed with different stiffnesses through natural evolution to cope up with different living conditions. Inspired by the natural design of fish fins with varying flexural stiffness along the chord, in this work, a search-based numerical optimization study is conducted to investigate on the optimal flexural stiffness distribution yielding maximum thrust force. For this, a dynamic model of a flexible fin is developed through multi-body dynamics approach by considering the flexible fin as multiple rigid segments connected with torsion springs. Blade element method is utilized to compute the hydrodynamic forces acting on the fin segments. Based on the design optimizations several flat plate fins of trapezoidal geometry are developed with varied distribution of stiffness. Experiments are conducted with the fabricated fins to validate the optimization results for maximized propulsion performance.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Mechanism and Machine Theory - Volume 129, November 2018, Pages 218-231
نویسندگان
, , ,