仿生非光滑用于旋成体减阻的试验研究

生物与农业工程学院 - 仿生科学与工程（0828Z1）本学科具有博士学位授予权和硕士学位授予权硕士研究生培养方案一、学科研究方向及研究生导师一、学科研究方向及研究生导师 二、培养目标本学科［硕士］研究生培养目标1 掌握马克思主义基本理论，热爱祖国，遵纪守法，具有良好的道德品质和较强的事业心，积极为社会主义现代化建设服务。

2树立实事求是和勇于创新的科学精神，掌握本学科坚实的基础理论和系统的专门知识，掌一级学科名称 农业工程 代 码 0828 二级学科名称 仿生科学与工程代 码0828Z1序号研究方向名称主要研究内容研究生导师 1 机械仿生科学与工程 地面机械仿生脱附减阻理论与技术，机械部件柔性仿生理论与应用，仿生机械原理与技术，生物脱附原理的应用与研究 任露泉2 材料仿生科学与工程仿生非光滑表面减阻材料研究，仿生材料表面形态设计和仿生复合材料研究，仿生材料表面数字图像分析方法，仿生超疏水、耐腐蚀等多功能耦合仿生材料。

李建桥 刘燕3 表面仿生科学与工程 基于生物表面的特殊形态、结构、材料与功能，开展多学科交叉的表面仿生理论与技术研究，以解决工程中的界面或表面的科学与技术问题。

韩志武4 生物仿生工程与技术研究生物运动学、动力学行为及生物系统所具有的特殊结构与功能。

开展仿生步行机构、仿生自清洁、仿生减阻、仿生润滑、仿生耐磨和仿生密封等仿生理论与技术研究。

丛茜5 分子仿生科学与工程 基于生物分子的化学结构和功能机理，设计合成具有自适应、智能识别和检测、能量存储和转化、光催化活性等功能的仿生材料和体系，开发具备高可控性和高生物相容性的药物载体。

刘镇宁握必要的实验技能，具备必要的社会实践经验，具有从事该领域科学研究工作或独立承担专门技术工作的能力。

3 掌握一门外国语，并能熟练地运用于本专业。

4 身心健康。

三、学习年限本学科硕士研究生学习年限：[3年]四、培养方式本学科硕士研究生培养方式：[导师负责制]五、课程设置及学分要求本学科硕士研究生课程设置及学分要求1、必修课（1）公共必修课课程代码课程名称学时学分0001000001 科学道德与学术规范20 10121802001 中国特色社会主义理论与实践研究36 20121802002 自然辩证法概论18 10521801001 硕士英语一外100 30521801002 硕士日语一外100 30521801003 硕士俄语一外100 30721301004 现代数值计算方法60 30721301005 现代统计学基础64 3（2）专业课及专业基础课，不少于11学分课程代码课程名称学时学分开课学期教师0812405029 有限元软件方法* 40 2 2 韩志武0822405068 试验优化设计* 40 2 1 丛茜0822405070 现代统计软件与应用* 40 2 2 邹猛0822405144 试验数据分析* 40 2 2 李因武0812405140 理论仿生学40 2 1 任露泉、于征磊0822405069 现代表面技术40 2 2 佟金0822405141 工程生物学40 2 2 梁云虹0822405142 仿生方法学40 2 1 王京春0822405143 生物脱附及其仿生40 2 2 张成春注：*为必修专业基础课2、选修课课程代码课程名称学时学分开课学期教师0812405028 土壤粘附力学40 2 2 田丽梅0822405073 生物形态学40 2 2 粱云虹0822405074 现代材料分析方法40 2 2 周江0822405075 功能仿生学40 2 2 韩志武0822405078 仿生工程中的生物力学方法40 2 2 陈东辉0822405083 复合材料基础40 2 3 周江0822405084 功能材料与纳米技术40 2 2 刘燕0822405086 结构仿生学40 2 2 孙霁宇0822405091 三维设计及计算机仿真40 2 2 孙裕晶0822405145 生物与仿生摩擦学40 2 1 马云海0822405146 军事仿生学40 2 3 田丽梅0822405087科学计算可视化技术40 2 2 李因武0822405148 行为仿生学40 2 2 丛茜0822405149 车辆人机工程40 2 3 丛茜0822405150 流体动力学软件原理及应用40 2 2 张成春0822405151 ABAQUS软件基础及应用40 2 2 钱志辉0822405152 ANSYS/LS-DYNA及应用40 2 2 张俊秋0822405153 动物运动与力学仿生40 2 3 张锐0822405154 仿生多足机器人理论与设计40 2 3 邹猛0822405155 仿生系统的运动、感知与控制40 2 2 田为军0822405156 分子生物学和遗传学40 2 2 刘镇宁0822405157 机电一体化技术与应用40 2 2 齐江涛0822405158 机器人学导论40 2 3 田为军0822405159 生物运动及其步态分析基础40 2 3 钱志辉0822405160 信息与控制仿生学40 2 2 任丽丽0822405161 无线传感网技术及其农业应用40 2 2 齐江涛0822405239 现代设计方法与创新思维40 2 2 李建桥0822405082 仿生学概论40 2 2 刘燕0822405079 仿生设计学40 2 2 张锐0822405077 仿生材料40 2 2 马云海0822405081 仿生信息的获取与处理40 2 2 田丽梅0822405092 生物电仿生技术及应用40 2 2 孙航0822405164 高分子物理与化学40 2 2 梁嵩0822405163 胶体与界面化学40 2 2 孙航0822405094 土壤车辆系统力学40 2 2 王京春0812405042 高等弹性力学40 2 2 梁平0812405043 高等流体力学40 2 2 梁平3、补修课0822405098 机械设计68 0 1 李晓韬0822405100 农业机械学48 0 1 张强0822405101 汽车拖拉机构造48 0 2 陈东辉黄色底纹的课程为“农业机械化工程”专业和“仿生科学与工程”专业均设置的课程。

型模板变得更加丰富、更加精确。由于受表征技术
以及复杂结构制造技术水平的制约。通过对复杂 生物原型高度抽象、简化实现功能“神似”的简化 仿生一直都是仿生设计与制造惯用方法，导致仿 生结构功能与生物原型功能相差悬殊，影响仿生 设计创新能力。 人类对生物特性的仿生研究是从生物体表和
外形开始的，以航行器减阻表面为例，早期为了降
兴趣，制造出新材料“生物钢”【１１；２０世纪６０年代发 现鲨鱼皮附有盾鳞，形成的微观肋条结构具有优 异减阻、防附效果，美国空军、海军将其用于飞机、 舰船表面口－－０１；荷叶“出污泥而不染”超疏水自洁机 理的揭示加快了疏水自洁涂层技术在军事上的应 用。 综上所述，仿生技术由外形、动作模仿向微纳 结构仿生的发展几乎都以自然新原理、新方法、新 规律、新现象的揭示与发现为基础，由“由表及里” 生物结构表征技术水平所决定。生物结构表征技 术是仿生技术发展的源动力，亟需发展“由表及 里”生物结构表征新方法、新原理、新装备。为揭示 自然神奇奥秘提供技术手段。
生物模板……眵 通过模板制造的材料 （ｂ）硅藻制造的微纳多级结构
图６生物模板成形的仿生材料
北航则利用生物原型提出了６种生物加工成 形方法．初步形成了生物加工成形制造基本技术 体系，从而成为现有物理、化学方式制造之外的生 物方式制造（图７），建立了跨尺度仿生结构、仿生 材料的生物成形制造理论体系【１ｌ。１２】。
模仿鱼鳔解决潜艇的浮沉问题，无不对自然生物 简单外形的模仿。近年来，仿生水下航行器正向着 智能化、无人化发展。英国ＥＳＳＥＸ大学开发了世 界上第一代全自动智能仿生机器鱼，可像真鱼一 样进行三维自然游动：美国ｉＲｏｂｏｔ公司模仿海龟 研制出的Ｔｒａｎｓｐｈｉｂｉａｎ两栖自主水下机器人．不仅 可在水下游动。还可将鳍当做腿来完成一些陆地 动作（图４）；美国等西方发达国家还投入了大量经 费利用仿生学原理进行跨介质航行器的研发，力 图早日实现可快速、自由出人于大海天空界面之 间的新型武器装备。

船舶阻力与推进1船舶快速性答：船舶快速性就是研究船舶尽可能消耗较小的机器功率以维持一定航行速度的能力的要求。

2船体阻力按照船舶周围流动现象和产生的原因来分类，船体总阻力可分成：答：兴波阻力、摩擦阻力、粘压阻力。

3常规船减小兴波阻力的方法有哪两种？答：1.选择合理的船型参数；2.造成有利的波系干扰。

4如何减小船体的摩擦阻力？答：首先从船体设计本身考虑，选择合理的船型参数，特别是主尺度的确定要恰当，其次，由于表面粗糙度对摩擦阻力的影响很大，因而在可能的范围内使船体表面尽可能光滑，另外边界层的控制以及船底充气都能有效的减小船体阻力。

5采用母型船数据估算法来确定设计船的阻力或有效功率有哪几种方法？答：1.海军系数法；2.引申比较定律法；3.基尔斯修正母型船剩余阻力法。

6降低粘压阻力对船型有哪些要求？答：1.应注意船的后体形状；2.应避免船体曲率变化过大；3.前体线型应给予适当注意。

7有效功率的定义答：若船以速度v航行时遭受到的阻力为R，则阻力R在单位时间内消耗的功为Rv,而有效推力eT v，两种在数值上是相等的，故eT v成为有效功率。

8螺距比是如何定义的？答：面螺距P和直径D之比P/D成为螺距比9空泡是如何形成的？答：螺旋桨在水中工作时，桨叶的叶背面压力降低形成吸力面，若某处的压力降至临界值以下时，导致爆发式的汽化，水汽通过界面，进入气核并使之膨胀，形成气泡，成为空泡。

10当前设计船用螺旋桨的方法有哪两种？答：图谱设计法和环流理论设计法。

11螺旋桨的设计问题分为哪两类？答：螺旋桨的初步设计和终结设计。

12通过船模自航实验应解决哪两个问题？答：1.预估实船性能；2.判断螺旋桨、主机、船体之间的配合是否良好。

13船体主尺度对阻力有很大影响，在船长的选择时应考虑哪几方面的问题？答：1.布置要求2.阻力性能3.操纵性4.经济性。

《船舶阻力》思考题与习题第一章总论1）《船舶阻力》学科的研究任务与研究方法。

答：本课程着重介绍船舶航行时所受到的阻力的产生原因，各种阻力的特性，决定阻力的方法，影响阻力的因素以及减少阻力的途径等问题。

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２０ ０ ６年总 目次
两层流体 中潜艇水下运动尾迹的数值模拟 …………………………………………… 常煜
洪方文（ ６ ７）
缝洞向井筒供液时三重压敏介质油藏压力响应特征研究 …………………………… 王子胜 姚 军（ ４ ８）
双射流流动结构实验研究 ………………………………………… 宋剑 李根生
渚滑川河 口河床变动及水流水力特性 ………………………………… 魏炳乾 早川博 内岛邦秀（ ３ １）
两种近壁湍流模式对横向紊动射流尾流场的影响 ………………………… 郭婷婷
李少华 徐 忠（ Ｏ ２）
单层多股和多层多股水平淹没射流的消能特性分析 ………………………………………………………
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……………………………………………………… （４ ） １５
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第 ２期
学术论 文
温粘效应下椭 圆瓦轴承动特性系数一维模型算法分析 ……………………… 刘大全 张文 郑铁生（４ ） １７ 孤立波与不同淹没深度水平圆柱体的相互作用 …………………………………… 刘长根 陶建华（５ ） １５ 应用时域格林 函数方法模拟有限水深中波浪对结构物 的作用 ………………………… 滕斌 韩凌（６ ） １１ 长江 口和杭州湾潮流数值模拟及水体交换 的定量研究 混流式水轮机内三维定常湍流数值研究 ………… 刘新成 卢永金 潘丽红 吴继伟（７ ） １１
第２ １卷
（ 双月 刊）
２０ ０ ６生
《 水动力学研究 与进展》