宏压电纤维致动的水下推进器性能及机理

作者：林煌旭; 任枭荣; 娄军强^*; 贾振

来源：振动.测试与诊断, 2020, 40(05): 881-1021.

DOI：10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2020.05.008

• 仿生水下推进器
• 宏压电纤维复合材料
• 身体/尾鳍谐振式推进
• 计算流体力学分析
• 反卡门涡街

提出了一种宏压电纤维复合材料(macro fiber composite,简称MFC)致动的仿鲹科身体/尾鳍(body or caudal fin,简称BCF)水下推进器。利用搭建的实验平台测试了不同驱动电压条件下推进器的摆动性能,推进器在峰峰值为1 000V,频率为17.7和3Hz的激励电压下分别取得空气中最大摆幅峰峰值为45mm,水下最大摆幅峰峰值13mm。借助计算流体力学(computational fluid dynamics,简称CFD)研究了仿生推进器在稳定摆动过程中流场特性和尾迹旋涡的分布情况,从推进器端部观察到的"反卡门涡街"结构揭示了仿生推进器的流体动力学机制和摆动式推进机理。推进器端部在x方向上的平均推进力可达1.5mN。研究成果对压电纤维致动器在仿生推进器的优化设计和提高其推进效率提供技术支持。

• 单位
  宁波大学; 浙江大学