Performance Analysis of Squid-like Underwater Propulsion System

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 74

فایل این مقاله در 16 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-19-7_018

تاریخ نمایه سازی: 1 تیر 1405

چکیده مقاله:

To address the issues of high energy consumption, low hydrodynamic efficiency, and high noise associated with conventional underwater propulsion systems, we propose a bionic squid underwater propulsor. This propulsor is based on a deployable waterbomb origami mechanism that emulates mantle contraction. It features a well-distributed architecture and achieves nearly ۱۰۰% radial shrinkage. Utilizing this biomimetic principle, we established a simplified origami-mantle model. With prescribed elastomer deformation and a periodic jet-velocity profile, we employed a physics-based thrust-drag decoupling method to numerically investigate the propulsion performance and efficiency under varying background flow conditions. Our results indicate distinct trends in jet momentum flux, exit-plane normal stress, and internal flow acceleration with varying inflow velocity and nozzle diameter. As the background flow increases, inflow resistance rises, and net thrust gradually decreases, whereas propulsion efficiency continues to increase. Specifically, when the background flow is between ۰.۴Vjm-۰.۶۲Vjm, the cycle-averaged efficiency ranges from ۱۰% to ۳۰%. For different nozzle sizes, larger nozzles deliver both stronger thrust output and higher energy utilization efficiency, highlighting the critical role of nozzle sizing in performance optimization. To further demonstrate feasibility, tank experiments on the prototype achieved an average swimming speed of ۷.۶۴ cm/s (۰.۳۲ BL/s), a peak speed of ۱۲.۶ cm/s (۰.۵۳ BL/s), and a thrust of ۰.۳ N.

نویسندگان

Y. Jia

Wenzhou Key Laboratory of Dynamics and Intelligent Diagnosis-Maintenance of Advanced Equipment, Wenzhou, ۳۲۵۰۳۵, China

Y. Cheng

College of Mechanical and Electrical Engineering, Wenzhou University, Wenzhou, ۳۲۵۰۳۵, China

S. Chen

College of Mechanical and Electrical Engineering, Wenzhou University, Wenzhou, ۳۲۵۰۳۵, China

J. Xiang

College of Mechanical and Electrical Engineering, Wenzhou University, Wenzhou, ۳۲۵۰۳۵, China

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :