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仿生水下探测器试验研究

刘佳俊 李子焱 任海刚 刘应征 温新

刘佳俊, 李子焱, 任海刚, 等. 仿生水下探测器试验研究[J]. 实验流体力学, 2020, 34(4): 9-15. doi: 10.11729/syltlx20190102
引用本文: 刘佳俊, 李子焱, 任海刚, 等. 仿生水下探测器试验研究[J]. 实验流体力学, 2020, 34(4): 9-15. doi: 10.11729/syltlx20190102
LIU Jiajun, LI Ziyan, REN Haigang, et al. Experimental study on a bionic underwater detector[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2020, 34(4): 9-15. doi: 10.11729/syltlx20190102
Citation: LIU Jiajun, LI Ziyan, REN Haigang, et al. Experimental study on a bionic underwater detector[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2020, 34(4): 9-15. doi: 10.11729/syltlx20190102

仿生水下探测器试验研究

doi: 10.11729/syltlx20190102
基金项目: 

国家自然科学基金 11702172

国家自然科学基金 11725209

详细信息
    作者简介:

    刘佳俊(1995-), 男, 江西吉安人, 硕士研究生。研究方向:实验流体力学。通信地址:上海市闵行区东川路800号(200240)。E-mail:ljjf13jd@sjtu.edu.cn

    通讯作者:

    刘佳俊, E-mail:ljjf13jd@sjtu.edu.cn

  • 中图分类号: V211.76

Experimental study on a bionic underwater detector

  • 摘要: 水下探测器广泛运用于海洋工程装备中,是船舶、潜艇等感知水下环境的主要设备。目前常用的传感器有着探测距离短、消耗功率高、信噪比不足等缺陷,应用受到较大限制。长期以来,仿生学研究为海洋工程装备的设计提供了大量的创新灵感。研究发现,海洋生物中的海豹在水下的捕食和避险等行为依赖于其胡须的特殊结构对水下环境进行感知。本文通过对海豹胡须结构的研究,仿制了海豹胡须型水下探测器,通过水槽试验验证了其水中目标探测能力。在试验中,针对角度、来流速度和探测目标位置等不同工况进行了研究,通过探测器收集到的信号的频谱分析,掌握了海豹胡须型探测器的工作规律。
  • 图  1  海豹胡须结构

    Figure  1.  Vibrissa-shaped detector

    图  2  探测器外形尺寸

    Figure  2.  Geometries of detector

    图  3  试验装置示意图

    Figure  3.  Experimental set up

    图  4  上游不放置和放置圆柱工况下的频谱图

    Figure  4.  Spectrum without/with cylinder placed upstream

    图  5  造波工况下的频谱图

    Figure  5.  Spectrum with simulated wave in stream

    图  6  不同角度工况下的频谱图

    Figure  6.  Spectrum with different positioning angles

    图  7  不同距离工况下的频谱图

    Figure  7.  Spectrum with different distances

    图  8  不同距离工况下的主频幅值

    Figure  8.  Spectrum peak amplitude with different distances

    图  9  不同流速工况下的频谱图

    Figure  9.  Spectrum with different flow rates

    图  10  不同流速和距离工况下的主频谱幅值

    Figure  10.  Spectrum peak amplitude with different flow rates and distances

    图  11  海豹胡须偏置工况下的频谱图

    Figure  11.  Spectrum with different vibrissa alignment

    图  12  海豹胡须偏置工况下的主频幅值

    Figure  12.  Spectrum peak amplitude with different vibrissa alignment

    图  13  不同形状探测器的频谱图

    Figure  13.  Spectrum with different detector shape

    表  1  探测器外形尺寸参数

    Table  1.   Parameters of detector geometries

    θ/(°) γ/(°) L/mm a1/mm b1/mm a2/mm b2/mm
    15.27 17.6 31.95 20.7 8.4 16.5 10.2
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-08-02
  • 修回日期:  2019-09-09
  • 刊出日期:  2020-08-25

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    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日