鱼类作为一种水中生物,经过长期的进化与自然选择,拥有了优异的水中游动能力,其中基于鲔科模式的鱼类具有游速快和效率高的优点,并且能够进行长距离的巡游;基于隆头鱼科模式的鱼类具有优异的机动能力,能够进行悬停、后退、潜浮和转向等运动;鱼类游动的这些优点正是水下航行器所不断追求的设计目标。借助桨和舵的推进-操纵系统具有体积大、效率低和机动性能差的缺陷,极大的限制了水下航行器的作业能力。因此,近年来模仿鱼类的游动方式进行仿生推机器和仿生机器鱼的研究成为国内外学者不断探索的方向,这其中最重要的是了解鱼类游动的机理。本文基于CFD方法以及动网格方法,建立仿生鱼在水平面内的3-DoF自主游动数值计算模型,研究了仿生鱼在不同身体形态和运动模式下的水动力性能。本文的主要工作如下:介绍基于RANS方程和动网格方法求解仿鱼类运动体水动力性能的求解过程,以NACA0012矩形水翼为计算模型,给出了适用于仿鱼类运动体水动力性能求解的网格划分策略,并对网格收敛性进行研究,通过与文献中的数值解和实验值对比验证计算方法的可靠性。通过二次开发CFD软件FLUENT编写仿生鱼3-DoF自主游动程序,与文献中的仿生鱼在均匀来流中的水动力计算结果以及自主游动结果进行对比,验证计算方法的可靠性。以鲔科游动模式为研究对象,基于金枪鱼、海豚和鲸鱼的尾鳍建立三种仿生尾鳍模型。研究仿生鱼在三种尾鳍的推进下进行自主游动过程中的前进速度、纵向力、功率消耗和推进效率,分析了尾鳍的尾缘形状变化对仿生鱼的快速巡游能力和长距离巡游能力的影响。以隆头鱼科模式下鱼类的胸鳍为基础,建立胸鳍推进下的仿生鱼数值计算模型,并给出阻力模式和升力模式下胸鳍的运动模型。研究胸鳍分别采用阻力模式和升力模式进行推进时,仿生鱼的直航游动和回转运动;给出了仿生鱼在直航游动时的前进速度变化,以胸鳍的纵向力、表面压力分布和流场涡结构分析两种运动模式下胸鳍产生推力的机理;探讨了两种运动模式下仿生鱼进行回转运动过程中的运动轨迹。最后,考虑到尾鳍在快速高效游动方面的优势以及胸鳍的操纵运动方面的优势,建立胸鳍-尾鳍联合推进下的仿生鱼数值计算模型。仿生鱼在尾鳍的持续推进下向前进行游动,胸鳍分别采用阻力模式和升力模式间歇性的对仿生鱼的游动方向进行调节,研究了仿生鱼的游动速度及运动姿态的变化,给出了胸鳍进行方向调节过程中流场的涡结构特征。本文的研究表明,采用CFD方法研究鱼类在不同身体形态以及运动模式下的自主游动是切实可行的,并且得到的计算结果是合理有效的,论文的研究方法为仿生机器鱼研制提供了理论依据与参考。