张生浩，梅蕾，周军伟

哈尔滨工业大学（威海）海洋工程学院，山东 威海 264209

0 引 言

生命诞生于海洋，经历了数十亿年的物种选择与进化，造就了数以万计的 “流体力学大师”—海洋生物。鱼类作为常见的水生生物，遍布于江河湖海，大多数鱼类通过摆动尾鳍产生推力，在水中机动灵活，拥有极高的推进效率[1-2]。人们通过观察鱼类的生物构造与运动特性，总结提取了物理原理及运动规律，并将其应用于仿生推进器设计，摆翼推进器即是这样一种模仿鱼类波状游动的新型推进装置。相比传统推进装置，摆翼推进器拥有极高的航行效率、较低的噪声污染、较强的机动性能等优势，近年来日益成为科研工作者关注的热点问题。

Zhu[3]研究指出柔性鱼尾是水生动物提高运动效率的重要机制，其流固耦合作用能够进一步提高推进效率。Iverson等[4]指出柔性水翼比刚性水翼会产生更高的推力值，也具有更高的推进效率，但柔性水翼存在大量的控制参数，不利于变量控制。Anderson等[5]研究发现在一定条件下刚性水翼的推进效率仍高达87%，远高于目前主流的螺旋桨推进器。

从研究现状来看，基于二维水翼求解，忽略水翼的三维效应，化繁为简的研究已经取得了大量的理论和实验成果。然而，真实的三维流动不同于二维的情况，由于绕流在上、下翼面会产生压强差，三维水翼表面的流动存在展向速度，所以会形成尾涡层，从而在翼尖处向下游卷成2个旋向相反的喇叭状旋涡[6]，产生诱导阻力耗散能量。……