鱼类在运动过程中具有高速、高效和低噪声的特点,这些特性对于仿生水下机器人研究很有帮助,如果将其推进和操纵机理用于水下机器人,替代传统的推进器系统,对于解决目前水下机器人高耗能、大噪声、低效率的缺陷有着十分重要的意义,近年来一直受到广泛关注。本文采用Fluent软件先进的流体分析技术及强大的后处理系统,对仿生机器鱼运动机理及三维模型的流场进行了数值研究。首先,进行了定常流状态下二维尾鳍的水动力性能及其相关流场特性的研究,探讨了网格结构、计算参数等对水翼流体动力性能分析结果的影响,采用对应流场结构显示模式,并选取适合的计算模式与求解参数的方法确定翼型。然后,本文还进行了鱼类快速起动运动学的基础研究。快速起动是一种瞬态非定常游动,按照起动过程中鱼体的弯曲形状,分为S形起动和C形起动,并分别建立了仿生机器鱼S形和C形起动的运动学模型,对主动和被动S形起动、C形起动的鱼体体干曲线波分别进行了仿真计算和分析,并建立了鱼体快速起动的动力学模型。在此基础上,对仿生机器鱼主动、被动S形起动和C形起动运动方式的游动位移、游速及流场的压力分布进行了仿真计算,分别研究了两种快速起动运动方式的运动特性及区别。最后,以金枪鱼为仿生对象,依据金枪鱼的体型特征,建立了仿生机器鱼三维模型,利用Fluent流场分析软件对定常正向来流情况下金枪鱼鱼体受力进行了数值计算,在对计算结果分析的基础上,获得了本模型在特定流场下压力分布情况以及鱼体所受阻力情况。本文采用理论分析和仿真计算相结合的研究方法,研究分析了仿生机器鱼的运动机理和水动力特性,仿真结果与自然界鱼类的运动特征规律基本吻合,为水下仿生机器鱼的研制提供了理论基础,为仿生机器鱼的优化设计提供了依据。