双鱼集群水动力和游动性能研究

为探索鱼类在群聚游动中水动力相互作用以及游动性能的影响,采用基于虚拟单元的锐利界面浸没边界法对双鱼以不同横向间距、纵向间距和尾摆相位差游动的问题进行了数值研究,并对双鱼的水动力性能和流场进行了综合分析。研究结果表明,在适当的位置和相应的尾摆相位差下,跟随鱼的游动性能可以得到显著的提高,同时影响领头鱼的游动性能。本文建议横向间距的最佳选择不应小于0.3倍体长。此外,通过考虑流场压力来探究双鱼间的水动力相互作用机制,发现双鱼间推力的产生同时受贴体压力和尾流动力的影响。分析表明,这两种影响的主导地位会随着双鱼间的位置变化而改变,当流向间距小于0.4倍的体长时,由贴体压力主导,当流向间距大于0.4倍的体长时,则改为由尾流动力所主导。这项研究可以为生物的集群游动力学机理提供一些见解,并支撑仿生潜航器的研制。