柱体和翼型作为船舶、航空和建筑等领域中非常重要的基础结构,有着非常广泛的工程应用前景。研究柱体和翼型的水动力性能可以为其结构的优化设计提供更加直接的参考依据,这也是国内外研究学者的工作热点。在自然界的动植物中,柱状仙人掌和座头鲸的胸鳍都是具有仿生凹凸形式的柔性结构,分别对应柱体与翼型两大基础结构,本文将仿生学原理以及柔性材料应用于水动力学方向上的研究中,借鉴柱状仙人掌和座头鲸胸鳍的形状,并考虑柔性材料对其的影响,进行了数值模拟与实验研究,为工程领域中柱体和翼型的研究设计提供了一条比较新颖的路线。国内外研究学者对于刚性的仿生凹凸结构以及二维的柔性结构开展过一些研究,然而很少将仿生凹凸形式与柔性材料相结合,开展系统地研究。在仿生柱体结构方面,本文根据柱状仙人掌的形态特征,建立了三维模型及其流固控制域等,对不同雷诺数条件下的刚性与柔性的仿柱状仙人掌结构绕流进行了数值模拟分析,得到其升阻力及流场特性,对比发现:柱体绕流形成了湍流涡街,产生了涡激振动,且具有明显的三维特性,于大多数工况下,不规则的截面形状与柔性材料对于柱体绕流具有一定的影响。针对仿柱状仙人掌结构的数值计算结果,本文采用3D打印的方式制作仿柱状仙人掌结构模型,在循环水槽中对其开展实验研究,结果表示:相对于圆柱来说,横截面形状不规则的仿柱状仙人掌结构普遍具有减阻减振的效果,而柔性材料的效果一般。在仿生翼型结构方面,本文通过观察座头鲸胸鳍的轮廓外形,设计了三维几何模型,并设置了相关变量,计算得到了不同攻角条件下刚性与柔性的仿座头鲸鳍结构的升阻力和流场特性,分析结果表明:柔性材料对于本文研究的鳍结构的影响显著。