由于海豚具有游动速度快、效率高且能跃出水面等超凡的运动能力,因而成为学者们重点关注的仿生对象。然而,目前海豚的出水运动机理尚未揭示清楚,因而制约着可实现较高出水能力的机器海豚的研制,同时现有仿生机器鱼仍基本局限于水下游动,尚不具备较好出水运动的能力。因此,本文将开展机器海豚出水运动机理的动力学模拟及其换能机制研究,为进一步开发机器海豚提供理论依据,以期拓展机器鱼的运动空间。首先,通过分析机器海豚出水过程的运动学模型和受力情况,建立了机器海豚出水运动的动力学模型,同时考虑海豚与流体之间的相互作用,提出了机器海豚出水运动的数值求解方法。其次,对金枪鱼和海豚从形态学、运动学方面进行了全面的对比分析,并通过对金枪鱼和海豚水下游动的三维数值模拟,对比分析了金枪鱼和海豚在不同条件下的水下游动性能,得知海豚拥有更高的游动效率。再次,利用提出的机器海豚出水运动的数值求解方法,结合海豚出水的运动学和动力学模型,对机器海豚出水运动全过程进行了三维数值模拟,获得了机器海豚出水运动全过程中的位移、速度、作用力以及外力矩的时间历程变化规律以及不同时刻的相图和压力云图,并探讨了机器海豚出水运动性能与出水运动角度和摆动频率的关系,得知海豚出水运动高度随着出水运动角度的增大而增大,随着摆动频率的增大而增大。最后,通过建立海豚出水运动过程中的能量变化函数,分析了机器海豚出水运动全过程中机器海豚的动能、重力势能以及获得和消耗的总能量随时间变化的情况,建立出水运动效率评价函数,并通过分析比较得知,机器海豚出水运动效率随着出水运动角度的增大而增大,随着摆动频率的增大而增大。本文完成的机器海豚出水运动过程的动力学模拟和换能机制研究,拓宽了现有仿生推进机理的研究领域,为现有机器鱼进一步实现出水运动提供了理论可能。通过对本文研究工作的进一步拓展和深入,将对今后开发可实现出水运动的其他水下运载器和近水面武器系统提供坚实的理论依据和关键技术。