Análisis de Resistencia Hidrodinámica de un Gran Modelo Biomimético de Robalo Amarillo: Efectos de la Forma, Longitud del Cuerpo y Material Basado en CFD
Autores: Zhao, Donglei; Lu, Kexiang; Qian, Weiguo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis de Resistencia Hidrodinámica de un Gran Modelo Biomimético de Robalo Amarillo: Efectos de la Forma, Longitud del Cuerpo y Material Basado en CFD
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Entorno marino
Croakers amarillos robóticos grandes
Características de resistencia hidrodinámica
Resistencia al agua
Longitudes del cuerpo
Materiales de la piel
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El entorno marino es altamente complejo, caracterizado por fluctuaciones sustanciales en la velocidad del flujo. Para mejorar la adaptabilidad de los robóticos grandes croakers amarillos a tales condiciones, este estudio toma en cuenta múltiples factores, incluyendo la forma, dimensiones y propiedades del material, y evalúa sus características de resistencia hidrodinámica. Se estableció un modelo 2D de grandes croakers amarillos de 1, 4, 7, 10 y 12 meses como objeto biónico. Basado en dinámica de fluidos computacional, se investigaron las características de resistencia al agua de este modelo en el mismo entorno acuático. Se añadió un modelo 3D de esta especie basado en el modelo 2D y tres materiales de piel, PE, PC y ST, y se investigaron los efectos de estos materiales en la resistencia al agua del modelo 3D. Se mostró que en un entorno acuático con una velocidad de corriente de 0.1 a 1 m/s, la resistencia al agua de los modelos de grandes croakers amarillos a diferentes edades oscilaba entre 0.1006 y 6.8485 N; la de los croakers con diferentes longitudes corporales oscilaba entre 0.1067 y 28.5760 N; y la de los croakers con diferentes materiales de piel oscilaba entre 0.0048 y 0.8672 N. Los resultados mostraron que en el entorno acuático con una velocidad de corriente de 0.1-1 m/s, el modelo de gran croaker amarillo de 12 meses tenía un rango de resistencia al agua más bajo de 0.1006 a 3.6512 N en la cuenca en comparación con otros modelos de la misma edad; los modelos de grandes croakers amarillos con longitudes corporales de 20, 30 y 40 cm tenían un rango de resistencia al agua más pequeño de 0.1125 a 12.5110 N en la cuenca en comparación con otros modelos de la misma longitud corporal; y los modelos de grandes croakers amarillos hechos de PE tenían un rango de resistencia más pequeño de 0.0048 a 0.7523 N en la cuenca en comparación con aquellos hechos de materiales PC y ST. Los resultados de este estudio son importantes para el diseño y fabricación de peces robóticos capaces de realizar operaciones prolongadas bajo el agua.
Descripción
El entorno marino es altamente complejo, caracterizado por fluctuaciones sustanciales en la velocidad del flujo. Para mejorar la adaptabilidad de los robóticos grandes croakers amarillos a tales condiciones, este estudio toma en cuenta múltiples factores, incluyendo la forma, dimensiones y propiedades del material, y evalúa sus características de resistencia hidrodinámica. Se estableció un modelo 2D de grandes croakers amarillos de 1, 4, 7, 10 y 12 meses como objeto biónico. Basado en dinámica de fluidos computacional, se investigaron las características de resistencia al agua de este modelo en el mismo entorno acuático. Se añadió un modelo 3D de esta especie basado en el modelo 2D y tres materiales de piel, PE, PC y ST, y se investigaron los efectos de estos materiales en la resistencia al agua del modelo 3D. Se mostró que en un entorno acuático con una velocidad de corriente de 0.1 a 1 m/s, la resistencia al agua de los modelos de grandes croakers amarillos a diferentes edades oscilaba entre 0.1006 y 6.8485 N; la de los croakers con diferentes longitudes corporales oscilaba entre 0.1067 y 28.5760 N; y la de los croakers con diferentes materiales de piel oscilaba entre 0.0048 y 0.8672 N. Los resultados mostraron que en el entorno acuático con una velocidad de corriente de 0.1-1 m/s, el modelo de gran croaker amarillo de 12 meses tenía un rango de resistencia al agua más bajo de 0.1006 a 3.6512 N en la cuenca en comparación con otros modelos de la misma edad; los modelos de grandes croakers amarillos con longitudes corporales de 20, 30 y 40 cm tenían un rango de resistencia al agua más pequeño de 0.1125 a 12.5110 N en la cuenca en comparación con otros modelos de la misma longitud corporal; y los modelos de grandes croakers amarillos hechos de PE tenían un rango de resistencia más pequeño de 0.0048 a 0.7523 N en la cuenca en comparación con aquellos hechos de materiales PC y ST. Los resultados de este estudio son importantes para el diseño y fabricación de peces robóticos capaces de realizar operaciones prolongadas bajo el agua.