基于PIV技术草金鱼幼鱼转弯运动动力学特性

来源：大连海洋大学学报杂志2024年第1期北京时间：

作者：张娟, 张英, 黄小双, 刘必林, 陈新军, 孔祥洪, 陈家祺

单位：1.上海海洋大学 海洋生物资源与管理学院，上海 201306；2.国家远洋渔业工程技术研究中心，上海 201306；3.大洋渔业资源可持续开发教育部重点实验室，上海 201306；4.农业农村部大洋渔业开发重点实验室，上海 201306

摘要：为了解观赏鱼类在转弯运动状态下的推进机理及推进性能，以体长为5～8 cm的草金鱼(Carassiusauratus)幼鱼为研究对象，利用粒子图像测速技术(particle image velocimetry，PIV)和涡量矩定理，对机动转弯运动流体流场变化进行追踪，分析了幼鱼转弯过程中尾部的运动特征和动力学特性。结果表明：草金鱼幼鱼转弯过程中，形态结构主要发生C型、S+C型结构两种变化，转弯过程中幼鱼尾部周围流场的正、负值涡量交替出现；鱼体形态呈C型结构转弯时，幼鱼平均速度为0.130 7 m/s，流体对幼鱼尾部产生的正作用力为2.06～133.49 mN，负作用力为-83.85～-2.15 mN；鱼体形态呈S+C型结构转弯时，幼鱼平均速度为0.104 4 m/s，流体对幼鱼尾部产生的正作用力为24.06～80.95 mN，负作用力为-59.60～-5.86 mN。研究表明，转弯时鱼体形态呈C型结构变化的机动性能优于鱼体形态呈S+C型结构变化，且不同转弯类型产生作用力峰值的时刻不同。

关键词：草金鱼,粒子图像测速技术,形态结构,涡量

基金资助：国家重点研发计划(2023YFD2401302)；上海市产业协同创新项目(XTCX-KJ-2023-17)；国家自然科学基金(41876141)；2020年地方院校能力建设项目(20050501800)