侧喷射流的仿生鱼表面减阻优化研究

摘要

为了研究射流孔结构参数对水下射流减阻的影响，以金枪鱼为仿生对象建立仿生鱼模型，通过模拟鲨鱼鳃在仿生鱼模型侧面添加射流孔建立了射流模型.采用数值模拟方法，分析主流场速度及射流孔的形状、高度、位置、高宽比等单因素对仿生鱼表面减阻的影响规律.通过Design-expert软件对射流孔的结构参数进行响应面多目标参数优化，进一步分析了不同射流孔的结构参数在相互作用时对仿生鱼表面减阻的影响，最终确定了在距离鱼首5 mm处添加形状为后三角形，高度为6 mm，高宽比为4的射流孔时能够达到比较理想的减阻效果，此时模型的总阻力为2.510 21 N，相应的减阻率为6.49%.本文通过深入分析射流孔结构参数的影响，为水下射流减阻技术提供了重要的理论基础和实验指导，为仿生技术在水下流体力学领域的应用拓展了新的可能性.

关键词

仿生鱼 / 减阻 / 数值模拟 / 响应面法