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第54卷第4期船海工程Vol.54No.4

2025年8月SHIP&OCEANENGINEERINGAug.2025

DOI:10.3963/j.issn.1671 ̄7953.2025.04.018

仿鲹科机器鱼水动力性能分析

11122∗

张悦ꎬ王涛ꎬ许明财ꎬ张帅ꎬ邓芳

(1.华中科技大学船舶与海洋工程学院ꎬ武汉430074ꎻ2.青岛科技大学机电工程学院ꎬ山东青岛266011)

摘要:采用STAR ̄CCM+软件对仿鲹科机器鱼水动力性能影响因素进行分析ꎬ根据鲹科鱼外形尺寸、形

状参数等数据建立机器鱼三维模型ꎬ对不同尾鳍形状和展弦比ꎬ不同攻角和游速下的机器鱼水动力性能进行

模拟ꎮ对比分析每组工况的水动力分析结果表明ꎬ新月形尾鳍水动力性能更好ꎬ展弦比大的尾鳍水动力性能

更好ꎻ低于临界攻角的尾鳍攻角越大水动力性能越好ꎻ水流速度越小所受阻力越小ꎬ尾鳍推动效率越好ꎮ

关键词:仿鲹科机器鱼ꎻCFDꎻ水动力性能ꎻSTAR ̄CCM+

中图分类号:U661.3文献标志码:A文章编号:1671 ̄7953(2025)04 ̄0109 ̄06

仿生机器鱼是一种基于仿生学的智能水下机器的效率和稳定性ꎬ为仿生机器鱼的发展提供了

[4]

器人ꎬ其设计灵感来自于鱼类的推进机理和运动理论基础和实验参考ꎻ有学者利用CFD仿真分

方式ꎬ并通过机械、电子和智能材料等学科的综合析单关节尾鳍推进的仿生机器鱼的水动力性

[5]

应用ꎬ实现了对机器鱼的运动控制ꎮ仿生鱼类的能ꎮ有学者采用数值模拟的方法对鲹科鱼的

水动力性能分析不仅可以提高机械部件的利用效自主游动机理进行研究ꎬ结果对于获得更为合理

[6]

率ꎬ而且可以加强对海洋环境的监测和保护ꎮ仿的仿生鱼稳态游动机理有着重要意义ꎮ有学

生机器鱼的水动力性能分析ꎬ对于优化机器鱼的者在运动学参数模型基础上利用ANSYS软件对

设计、提高运动效率和稳定性也具有重要意义ꎮ鱼尾鳍在水中摆动的过程进行数值模拟ꎬ发现鱼

水生动物流体力学的研究始于20世纪60年类能够高速游动是受到鱼尾摆动产生的漩涡影

[7]

代ꎬ而仿生机器鱼的研究可以追溯到20世纪90响ꎻ有学者利用Fluent软件ꎬ采用动网格技术

年代初期ꎮ“Robotuna”是最早的仿生机器鱼之对仿生鱼的自主游动进行模拟分析ꎬ结果显示仿

[1]

一ꎬ为仿生机器鱼的未来发展奠定了基础ꎮ生鱼通过快速大幅度的回摆获得加速度ꎬ从而实

[8]

1969年ꎬLighthill在流体力学的基础上分析了水现快速起动ꎮ

生动物推进的流体力学原理ꎬ分析了鳗鲡方式游本文在借鉴国内外研究的基础上ꎬ采用了定

动和鲹科方式游动ꎮ有学者针对金枪鱼的

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