基于计算流体力学的大黄鱼仿生尾鳍水动力性能研究

来源：大连海洋大学学报杂志2025年第5期北京时间：

作者：赵东磊, 卢克祥, 钱卫国

单位：浙江海洋大学 水产学院，浙江 舟山 316000

摘要：为研制能更好适应复杂海洋环境、水动力性能更优的机器鱼，需要对鱼类尾鳍的水动力性能进行深入研究。本文采用计算流体力学方法，以大黄鱼(Larimichthyscrocea)为仿生对象，研究了尾鳍模型在不同运动参数、结构参数和蒙皮材料下的水动力性能。结果表明：在环境流速为0.5 m/s情况下，大黄鱼尾鳍模型不同摆角幅度时的推进力系数为-1.338 8～4.712 43，侧向力系数为-24.327 8～24.327 8；不同摆动频率时的推进力系数为-1.801 08～4.709 68，侧向力系数为-25.533 51～24.327 77；不同厚度时的推进力系数为-1.133 88～4.716 67，侧向力系数为-25.856 2～24.327 77；不同蒙皮材料时的推进力系数为-1.133 88～4.716 67，侧向力系数为-25.856 2～24.327 77；研究显示，摆角幅度30°相较于其他摆角幅度水动力性能更优；摆动频率1 Hz相较于其他摆动频率水动力性能更优；厚度渐变仿生尾鳍相较于等厚度仿生尾鳍水动力性能更优；聚乙烯(polyethylene，PE)材料相较于聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、ST蒙皮材料水动力性能更优。本研究可为仿生机器鱼的动力设计和结构优化提供有益参考。

关键词：大黄鱼,仿生鱼鳍,摆动频率,厚度,材料,水动力性能

基金资助：国家重点研发项目(2024YFD2400605)