耕糟刀作为糖化过滤槽的关键部件,主要作用是耙松麦糟层,提高过滤麦芽汁的速度和质量,在啤酒酿造糖化过滤工艺中发挥了重要作用。目前,耕糟刀的设计主要依靠经验,没有形成明确的设计方法。本文基于仿生学原理,在完成耕糟机理分析的基础上,以优化耕糟过程的流场特征为目的,提出基于耕糟机理与生物功能机理匹配分析的耕糟刀仿生改形设计方法。为了实现精准提取生物形态元素的目标,并准确应用于仿生改形设计,论文对生物与产品在功能特征、形态元素、运行方式三个方面进行了匹配分析,提出了基于产品功能机理与生物功能机理匹配分析的仿生改形设计方法。论文的主要研究工作如下:（1）通过对过滤槽内耕糟过程的机理分析,明确了耕糟刀的功能特征,并确定了各项功能特征的权重;提取了符合耕糟机理特征的生物信息检索关键词,并确定了仿生设计生物原型。根据糖化过滤工艺要求,采用数值模拟方法,确定了耕糟过程中耕糟刀对麦糟层流场分布特征的影响与作用效果,明确了耕糟过程中麦糟层理想的流场特征,提出了基于优化耕糟过程麦糟层固液两相流的流场特征进行耕糟刀改形设计的方法,实现提高麦芽汁过滤效率及滤得麦芽汁质量的目的。（2）提出了基于生物功能仿真实验结果的生物形态元素提取方法。完成了生物原型挖掘行为仿真模拟实验,明确了生物原型的挖掘功能机理与功能特征。采用动力学仿真模拟方法,实现了生物原型多种行为条件下的功能特征模拟,得到了多行为特征条件下的生物功能力学特征,并直观地反映了在实现生物功能过程中生物体与介质的应力分布、应变情况等力学特征。提出通过分析生物体表面力学云图分布情况,选择符合产品功能要求的生物形态元素的方法,获得了在特定行为下完成特定功能的关键生物形态元素。（3）根据耕糟机理分析结果,完成了耕糟刀与生物原型功能特征的相似性分析,将耕糟刀功能特征权重赋予生物原型功能特征,通过得到的生物功能综合值确定与产品功能特征相似性最高的生物元素及行为特征。结合提出的提取生物形态元素方法,完成了仿生耕糟刀方案设计,并总结出了耕糟刀的仿生改形设计方法。对针对特定过滤槽参数的仿生耕糟刀的设计方案进行数值模拟分析,证明了仿生方案的流场分布情况符合耕糟过程中麦糟层理想的流场特征,流体的力学特征均优于原型产品,证明了设计方法的有效性。（4）提出了基于产品功能机理与生物功能机理匹配分析的仿生改形设计方法。首先通过产品功能机理分析,确定了产品功能特征及其权重,确定了仿生生物原型;通过生物功能机理分析及仿真模拟实验,得到了生物功能特征实验数据。通过相似性分析,实现产品与生物功能特征匹配,并赋予生物功能特征与产品功能特征相同的权重。在此基础上,总结了根据生物功能综合值的功能相似性评价方法,实现了生物与产品功能特征相似性的客观评价。然后通过机理匹配分析,确定了影响产品功能的关键形态元素、影响生物功能的关键形态元素,将两个形态元素进行匹配,完成产品仿生形态设计。最后,通过产品运作方式与生物行为特征的匹配分析,完成仿生产品运行方式的设计。（5）为了验证基于产品功能机理与生物功能机理匹配分析的仿生改形设计方法的有效性,完成了基于糖化搅拌机理与生物原型推扩机理匹配分析的仿生糖化搅拌桨叶设计。采用数值模拟方法验证了仿生方案的流场特征符合理想的糖化搅拌流场特征,解决了原型桨叶的流场缺陷问题;温度场分布情况证明仿生方案更利于快速均匀地提升糖化醪液的温度;仿生方案的剪切应力、流场速度及搅拌功率等运算结果均优于原型产品。基于产品功能机理与生物功能机理匹配分析的仿生改形设计方法,具有功能特征、形态元素和运作方式匹配更准确,提取仿生设计生物元素更精准,设计方案更符合产品结构要求的优点。