基于粒子图像测速技术(PIV)的自由游泳草鱼动力学特征分析

来源：大连海洋大学学报杂志2021年第5期北京时间：

作者：杨国党, 胡晓, 张奔, 龙泽宇, 张永年, 石小涛

单位：三峡大学 水利与环境学院，湖北省鱼类过坝技术国际科技合作基地，湖北 宜昌 443002

摘要：为研究草鱼Ctenopharyngodonidellus幼鱼在自由游泳状态下的动力形成过程与高效推进模式，利用粒子图像测速技术(particle image velocimetry，PIV)和涡量分析原理，在静水条件下对直线、转弯和后退3种游泳状态下的草鱼幼鱼(平均体长4～10 cm)周身受力特征及推进效率进行了分析。结果表明：直线和转弯游泳时，草鱼幼鱼主要依靠尾部聚集的正涡形成推力，该部位的推力转化率最高可达73%，而后退时的幼鱼则主要依靠中部负涡产生的反向力来推动鱼体；试验数据显示，当头部偏角为9°～10°时，直线游泳的草鱼幼鱼整体推进效率最高可达83%，其次为转弯和后退游泳状态，这两种状态下的幼鱼最高推进效率分别为74%和65%。研究表明，尾部聚集的正涡是幼鱼前进推力形成的主要来源，且较小的头部偏角更有利于草鱼幼鱼的高效推进。

关键词：草鱼,粒子图像测速技术(PIV),涡量,推进效率,动力学

基金资助：国家自然科学基金 (51609125, 51922065)；湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划鱼类过坝技术项目(T201703)