党的十九大报告中提出要加快建设海洋强国,海洋资源的开发和利用是国际竞争的焦点,潜航器作为主要工具,其减阻增效便成为研究的热点。仿生减阻技术是减阻研究的重要方法,因河鲀具有洄游繁殖特性,洄游路程长,且洄游期间很少摄食,推测其具有良好的减阻效果。围绕河鲀外形轮廓和表皮体刺进行了下列工作。为研究河鲀外形轮廓的减阻效果,建立河鲀的三维模型。将河鲀进行冷冻处理后,利用三维扫描技术采集河鲀的表面轮廓数据,利用NURBS曲面建模方法构造河鲀的三维模型,提出asc格式实现点云数据的高效连通。为了便于曲面的分析和修改,建立河鲀的数学模型。为了获得更准确的河鲀曲面数学方程,将河鲀背部和腹部曲面划分出主区和侧区两部分。以多项式函数为基础,加入多种函数类型进行拟合,确定各区曲面的数学方程。根据建立的数学方程绘制出各部分曲面并合并,实现河鲀曲面数学模型和几何模型的相互转换。为获取河鲀形体周围的水下流场信息,对河鲀进行CFD仿真和PIV实验。通过对比仿真和实验的速度曲线,确定RNG k-ε仿真湍流模型更加准确。根据速度曲线分离情况将模型划分为冲击区,过渡区和分离区,流场特征各具特点。仿真结果显示,模型边界层附近的流场速度与湍流强度成反比关系;模型尾部与头部大部分区域的压力值相差较小,降低了压差阻力;模型在尾部存在高涡流粘度区域,推力产生的主要区域涡流粘度较高,降低能量损耗的同时提高运动的效率。结果分析表明,河鲀外形具有良好的减阻效果,且CFD仿真得到了模型周围流场的准确参数和特性,为河鲀非光滑表皮减阻研究奠定了基础。为研究河鲀表皮体刺的减阻机理,在河鲀曲面上进行体刺的大批量建模。将数学建模生成的曲面根据曲率划分为46个NURBS曲面片,离散后基于移动最小二乘曲面隐式方程计算点云高斯曲率及平均值,判断划分的曲面片是否近似可展。设计四点和单点展开算法实现曲面高效的保面积展开。根据河鲀表面体刺排布选取4个特征曲面展开,比三维软件展开效果高40%以上。通过离散点实现曲面展开,可以确定体刺的空间位置和法向量,便于曲面上的体刺特征建模。确定对应曲面片上的体刺排布和尺寸参数,设计空间体刺建模算法,求取体刺曲面上的设定个数的点,通过曲面拟合实现体刺的批量建模。