随着仿生学研究的不断进步，鱼类游动为水下航行器的推进方式提供了新的思路，研究鱼类的游动机制、探寻其与流场间的作用机理，对研制新概念的水下仿生机器人具有重要的指导意义。近年来，数值模拟方法已发展成为重要的科学研究手段，但基于数值模拟方法研究鱼类的游动机理依然处于起步阶段。本文针对鱼类游动模拟所面临的可用性差、效率低、应用不广泛等问题，深入开展了面向鱼类游动的并行数值模拟关键技术研究，主要创新点包括：
　　1.设计实现了面向鱼类游动的并行数值模拟应用框架(第二章)
　　本文对面向鱼类游动的并行数值模拟应用框架进行了抽象，设计了开放式的层次化架构。基于OpenFOAM开源软件平台，设计并实现了鱼体-流体耦合求解器；基于动态运行库机制，对鱼体边界的描述接口进行了统一定义；基于网格扫描思想实现了涡流特征提取算法，并设计了鱼体形态预处理工具以加快初始网格的生成效率。该研究成果为领域用户提供了专用的建模平台，降低了开发难度，对鱼类游动机理的研究具有重要的指导意义。
　　2.提出了一种基于多重贪心选点的并行动网格方法—PMG-RBF(第三章)
　　本文提出了一种PMG-RBF动网格方法以提高网格变形的计算效率。一方面通过设计基于误差极值的多重贪心选点算法，加快了选点过程的收敛速度；另一方面对RBF动网格方法的选点过程和插值过程进行了并行化处理，实现了基于主从模式的并行算法，并针对负载不均衡问题设计了一种网格多级划分方法。在三维鱼游动的测试案例中，随着问题规模增加，选点耗时从指数型增长模式降低为线性增长模式，配合并行技术，在10×106网格规模下PMG-RBF动网格方法的整体计算加速比可达到20。
　　3.设计实现了RBF插值与局部自适应相混合的动网格方法—RBF-LA(第四章)
　　本文首次将网格拓扑优化的思想引入到RBF动网格方法中，设计了RBF方法与拓扑优化相耦合的混合动网格方法；提出了一种基于网格边长度和预设增长因子的自适应尺度规(Length Scale)计算方法，并基于该方法设计了网格局部加密算法；基于网格质量检测，优化了Delaunay网格边交换算法。在NACA0012翼形平移测试案例中，基于自适应尺度规的局部加密算法使计算开销降低了18%，基于网格质量检测的边交换算法使网格的最低质量提高了40%。
　　4.首次对卡门游动进行了数值模拟，分析了鱼群编队阵型对游动效率的影响(第五章)
　　本文首次对物理实验中的卡门游动现象进行了数值模拟，提出了卡门游动效率计算公式以评价鱼体对涡流的利用率。通过研究不同相位差、鱼柱间距、圆柱直径和流速对卡门游动效率的影响，本文发现当鱼尾朝涡中心摆动且涡流以滑移模式沿着鱼体表面流动时，鱼体从涡流获取能量的效率最高。在鱼群游动模拟中，本文对不同阵型编队的鱼群行为进行了分析，发现当个体间距大于鱼身半长时，采用矩阵编队效率最高；当个体间距小于鱼身半长时，菱形编队方式最佳，整体游动效率可提升13%。该部分研究成果从数值模拟的角度分析了涡流变化和群体编队对鱼体游动效率的影响，为物理实验提供了有力的数据支撑。