噪声与振动控制

噪声与振动控制 ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (5): 13-20.

• 振动理论与数值解法 • 上一篇    下一篇

水下仿生贝壳电磁驱动器动力学分析

崔磊，黄兴保，杨斌堂   

  1. （ 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海200240 ）
  • 收稿日期:2021-10-27 修回日期:2021-11-09 出版日期:2022-10-18 发布日期:2022-10-18

Dynamic Analysis of Underwater Bionic Bivalve Electromagnetic Actuators

  • Received:2021-10-27 Revised:2021-11-09 Online:2022-10-18 Published:2022-10-18

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摘要： 仿生驱动是水下航行技术的一个重要发展趋势，目前仿生贝壳相关研究较少，为了研究仿生贝壳电磁驱动器的动力学特性，首先基于电磁感应和双贝类贝壳的外形结构及喷射运动机制提出一种仿生贝壳电磁驱动器，建立驱动器执行机构的动力学模型并推导动力学参数，构建永磁体受到的磁力矩的数学模型。接着通过Ansoft Maxwell 进行电磁仿真验证，依据对数螺线极坐标方程建立仿生贝壳模型并通过永磁体阵列排布优化动力学参数。最后完成动力学响应计算和分析。结果表明，磁力矩模型验证结果准确，优化后仿生贝壳驱动器动力学幅频响应均存在一个共振峰值，且在外部激励为10 Hz附近时均出现相位跳跃现象，当系统阻尼为0.003 N∙s/m时，执行机构振动幅值出现短暂平台效应而后迅速衰减。研究结果可为基于仿生贝壳电磁驱动器的流量控制系统和水下航行系统的动力学分析提供参考。

关键词: 振动与波, 动力学响应, 流量控制, 水下驱动, 电磁感应, 双贝类贝壳