鲹科游动鱼体

这种鲹科波动推进鱼体在偏航扰动下的增长率比非波动游动低一个数量级，为水下航行器提供了被动偏航稳定性的仿生设计参考。

TianYi, Zhou · MengFan, Xu · 余永亮

Physics of Fluids 2024

参数信息

偏航扰动增长率比值

0.1

技术优势

扰动增长慢一个数量级

模拟扰动发展过程表明，波动游动时偏航扰动的增长速率比非波动个体小一个量级，意味着在同等初始扰动下，航向偏离发展显著更慢。

动态导数提供阻尼

平均化分析显示波动使动态导数为负，扮演阻尼角色，因此即使静态导数表明偏航不稳定，扰动也不会无限制增长。

波动本身即稳定

与在均匀来流中保持身体笔直的情况相比，鱼体进行波动推进时偏航扰动增长率更低，说明波动运动形态自带稳定化作用。

应用场景

• 仿生水下航行器：采用波动推进并利用被动偏航稳定性，减少航向控制能耗。
• 仿生机器人：仿鱼机器人可借助波动形态获得阻尼，实现更简单的姿态控制。
• 水下推进系统：波动推进自身引入负动态导数，可作为被动稳定机制集成。