Mustafa AY, Cafer BAL, Gonca Ozmen KOCA, Zuhtu Hakan AKPOLAT, Seda YETKİN

Üç Boyutlu Çok Eklemli Biomimetik Carangiform Türü Bir Robot Balığın FSI Analizi

Bu çalışmada akışkan içerisinde hareket eden carangiform yüzüş moduna sahip üçboyutlu ve çokeklemlibir robot balık modeline etki eden hız, basınç ve girdap değerlerinin bulunması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda HAD (Hesaplamalı akışkanlar dinamiği) yazılımlarından biri olan Ansys paket programı ileüç boyutlu robot balığın hidrodinamik analizi gerçekleştirilmiştir. Bu analizde FSI (akışkan-yapı analizi) yöntemi kullanılmıştır. Analiz sırasında kullanılan üç boyutlu ve çok eklemli robot balık modelinin SolidWorks paket programında tasarımı gerçekleştirilmiştir. Analizin ilk aşamasında robot balık sabit tutularak sınırları belirli bir havuz içerisinde akışkan olarak seçilen suya farklı hız değerleri uygulanmıştır ve bu değerler için balığa etki eden hız, basınç ve girdap değerleri incelenmiştir. Analizin ikinci aşamasında ise durgun akışkan ortamında robot balığın farklı iki yüzüş modeline ait (düz yüzüş ve dönüş)açı değerleri eklemlere uygulanarak balığın hareketleri sağlanmıştır. Buçalışma ile carangiform üç boyutlu ve çok eklemli biomimetik birrobot balığın deneysel gerçeklemesinden önce Ansys ortamına yansıtılmasıyla sınırları belirli bir havuz içerisinde hız, basınç ve girdap değerlerinin bulunması hedeflenmiştir.

FSI Analysisof Carangiform Three Dimensional Multi-Link Biomimetic Robotic Fish

In this study, it is proposed to obtain velocity, pressure and vorticity values affected to three dimensional and multi-link robotic fish model. The hydrodynamic analysis of three dimensional robotic fish with Ansys software, one of the CFD (computational fluid dynamics) softwares, is carried out. In this analysis, the FSI (fluid-structure analysis) method is used. Design of three dimensional and multi-link robotic fish model is realized in SolidWorks package program during the analysis. In the first stage of the analysis, the robot fish is kept constant in the pool with defined boundaries and different values are applied to water chosen as fluid.Velocity, pressure and vorticity values are investigated for different velocity of the fluid. In the second stage of the analysis, the movements of the robotic fish are provided by applying angles obtained from two different swimming models (forward and turning swim) of the robotic fish to joints in static fluid environment.With this study, velocity, pressure and vorticity values affected on carangiform three dimensional and the multi-linkbiomimetic robotic fish are proposed to obtain in the ANSYS environment before the experimental realization of the robotic fish.

PDF

___

Anton, M. ve Listak, M., 2011. Hydrodynamic optimization of a relative link lengths for a biomimetic robotic fish, 15th International Conference on Advanced Robotics, Tallinn, 530-535.
Ay, M., Koca, G.O., Yetkin, S., Bal, C. ve Akpolat, H. Z., 2017. Farklı Kuyruk Modellerine Sahip Bir Robot Balığın Fsı Analizi, DergiPark, Tallinn, 1(12), 78-89.
Bayer, F., Arnold M. ve Cheng P.W., 2013. Analysis of Floating Offshore Wind Turbine Hydrodynamics Using coupled CFD and Multibody Methods, Proceedings of the Twenty-third (2013) International Offshore and Polar Engineering, Alaska, 261-267.
Guan, Z., 2012. 3D Locomotion Biomimetic Robot Fish with Haptic Feedback, Doktora Tezi, Deakin University, Avustralya, 181.
Guan, Z., Gao, W., Gu, N. ve Nahavandi, S., 2010. 3D hydrodynamic analysis of a biomimetic robot fish, 11th International Conference, Singapore, 793 -798.
Lee, J.E, Park, H.C., Choi H. S., Kyung, J., Yun, D., Jeong, S., ve Ryu, Y., 2013. Numerical Simulation for Biomimetic Robot Fish, 13th International Conference ,Gwangju, 890-893.
Liu, H. ve Hu, H. 2010. Biological Inspiration: From Carangiform Fish to Multi-Joint Robotic Fish, Journal of Bionic Engineering, March, 35 -48, 7.
Mohammadshahı, D., Yousefı, K, A., Bahmanyar, S. ve Malekı, H., 2008. Design, fabrication and hydrodynamic analysis of a biomimetic robot fish, Internatıonal Journal Of Mechanıcs, 2(6), 59-66.
Mohammadshahı, D., Yousefı, K, A., Bahmanyar, S. ve Malekı, H., 2008. Design, fabrication and hydrodynamic analysis of a biomimetic robot fish, 10th WSEAS Int. Conf. on Automatıc Control, Istanbul, 249-254.
Park, H. C., Lee, J. H., Choi, H. S., Kyung, J., Yun, D., Jeong, S., ve Ryu, Y., 2013. Application of FSI (Fluid Structure Interaction) to biomimetic robot fish, Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence , Jeju, 439-441.
Praveen, P.C. ve Krishmankutty P., 2013. Study on the effect of body length on the hydrodynamic performance of an axi-symmetric underwater vehicle, Indian Journal of Geo-Marine Sciences ,42(8), 1013-1022.
Rajendran, S. ve Purushothaman, Dr.K., 2012. Analysis of a centrifugal pump impeller using ANSYS-CFX, International Journal of Engineering Research & Technology, 1(3), 2278-0181.
Taverna, L., Chellali, R., ve Rossi, L., 2010. 3D simulation of robotic fish interactions with physic-based underwater environment, OCEANS 2010 IEEE, Sydney, 1 - 4,
Topcu, S. ve Çicek, İ., 2013. Gemi itme sistemi çalışmalarında hesaplamalı direnç analizleri, 5. Ulusal Denizcilik Kongresi, İstanbul.
Wang, M., Yu, J ve Tan, M. 2009. Modeling neural control of robotic fish with pectoral fins using a CPGbased network, 48th IEEE Conference on Decision and Control, Shanghai, 6502-6507.
1-http://www.balikavi.net/forum/archive/index.php/t- 39956.html (11.07.2016)