Υδροδυναμική ανάλυση παραμορφούμενης υδροτομής με εφαρμογή στην πλεύση ψαριών

Abstract

Στις μέρες μας είναι καθολικά αποδεκτό ότι η φύση και ιδιαίτερα οι ζωντανοί οργανισμοί έχουν αναπτύξει μηχανισμούς κατά πολύ ανώτερους από την πλειονότητα των επιτευγμάτων της ανθρώπινης προηγμένης τεχνολογίας, με αποτέλεσμα να κρίνεται απαραίτητη η προσπάθεια παρατήρησης και απομίμησης των μηχανισμών αυτών. Στόχος της εργασίας είναι η δημιουργία ενός 2D γεωμετρικού μοντέλου της κίνησης των ψαριών το οποίο εν συνεχεία μελετάται παραμετρικά ως προς την παραγωγή δυνάμεων και ιδιαίτερα ώσης. Για το σκοπό αυτό θεωρείται ταλαντούμενη συμμετρική υδροτομή της οποίας η σύνθετη κίνηση αναλύεται σε μια μετατόπιση, μια στροφή και μια παραμόρφωση (εισάγεται με χρήση μοντέλου μεταβλητής ακμής εκφυγής). Η υδροδυναμική ανάλυση γίνεται με χρήση μιας μεθόδου συνεκτικής-μη συνεκτικής αλληλεπίδρασης, με βηματική ολοκλήρωση στο χρόνο, που στηρίζεται στη σύζευξη της μεθόδου των συνοριακών στοιχείων με μια ολοκληρωτική διατύπωση των εξισώσεων του οριακού στρώματος.

Nowadays, it's widely accepted that nature and living animals have developed mechanisms superior to anything human technology has ever achieved. As a result, it is really important to observe those mechanisms and try to immitate them. The aim of this thesis is to create a 2D geometrical model of fish locomotion and analyse the force generation and especially the generation of thrust. For this purpose, we consider a symmetrical flapping hydrofoil whose complex motion can be analysed into a heaving motion, a pitching motion and a deformation (introduced by using a deformable trailing edge model). For the hydrodynamic analysis we use a method of viscous-inviscid interaction, with step integration in time, based on a coupling of the boundary elements method with the integral formulation of the boundary layer equations.