科研立项答辩.ppt

仿生鱼尾摆动海流发电装置研究 指导教师 徐明奇组长 郭文杰小组成员 蒋羽桑张赢今郭杉陈祥 项目简介 2 1 课题背景 随着仿生技术的进步 模仿自然界中鱼类的运动方式和相应的运动器官的高效灵活性 即仿生机器鱼的研究成为当今水下机器人研究的热门课题 而鱼尾是现有的水下推进器中效率最高的 仿生鱼尾对于利用海流进行推进具有重要意义 而其产生的机械能更能转化为电能等可以被船舶利用的能源 实验研究表明 仿生鱼尾推进器比传统螺旋桨推进器推进效率高30 而且结构简单 加工成本低廉 工作时噪声小 不易被发现 仿生鱼尾相比于普通的螺旋桨具有更加高效的推进能力 将其改造成的发电装置能够更加高效的利用海流能发电 因而研究不同类型鱼尾的工作原理及效率 进而探究其发电性能具有一定的研究价值 2 研究目标 研究并研发出仿生鱼尾摆动海流发电装置 1 仿生鱼尾最佳获能形状 2 仿生鱼尾摆动控制 3 往复式发电机 4 电能转换控制单元 主要结构部分 3 课题内容 1 研究不同鱼类的生物学构造并进行简化 分析其受力及运动 2 研究仿生鱼尾的工作原理 结合所学知识 推出不同的装置设计方案 3 研究不同仿生鱼尾推动装置的设计方案 逐项分析其优劣势 进一步选择和优化设计方案 直至确定出最佳方案 完成仿生鱼尾海流发电装置的研发与制作 研究方法 实验方案 技术路线 研究方法 1 通过查阅相关文献 确定研究方向 2 结合所学专业课知识 设计机器鱼外形及分析受力 从原理上入手设计不同方案 3 通过动手实践 依照所设方案逐项制作模型 并反复试验 观察实验现象及效率来改进方案 实验方案 仿生学的主要研究方法就是提出模型 进行模拟 其研究程序大致有以下三个阶段 首先是对生物原型的研究 根据生产实际提出的具体课题 将研究所得的生物资料予以简化 吸收对技术要求有益的内容 取消与生产技术要求无关的因素 得到一个生物模型 第二阶段是将生物模型提供的资料进行数学分析 并使其内在的联系抽象化 用数学的语言把生物模型 翻译 成具有一定意义的数学模型 最后数学模型制造出可在工程技术上进行实验的实物模型 当然在生物的模拟过程中 不仅仅是简单的仿生 更重要的是在仿生中有创新 技术路线 4 可行性分析 仿生鱼尾相比于普通的螺旋桨具有更加高效的推进能力 将其改造成的发电装置能够更加高效的利用海流能发电 实现了能源的有效利用 符合节能环保的主题 我们已经通过查阅资料初步了解了仿生鱼尾的类型与工作原理 还需进一步设计方案与试验 5 先进性和创新性 传统的海流发电原理像风力发电一样 是利用叶轮将水流的动能转化成叶轮的转动 然后带动发电机发电 这种传统的转化方案效率低 目前只有30 40 本项目的的原理是利用仿生鱼尾将水流的动能转化成仿生鱼尾的摆动 然后带动往复式发电机发电 结构简单 降低加工成本 可能对转化效率会有提高 6 预期成果 1 通过查阅资料及数据分析 设计出不同类型鱼尾装置 2 通过实验操作分析各项方案的优劣势 确定出最佳方案 3 认真按照设计性方案进行试验 并作好实验记录 写好实验报告 最后根据实验结果进行分析