基于压力场的草鱼幼鱼巡游动力学研究

为研究鱼类在巡游过程中的动、阻力形成过程和机理,本文利用PIV（particle image velocimetry）技术对草鱼（Ctenopharyngodon idellus）幼鱼周身压力分布特征和流体作用力进行分析。研究结果表明：处于巡游状态的草鱼幼鱼,鱼体受到周围流体的推力的大小及其随时间的变化趋势取决于幼鱼周身的正压分布,而鱼体周身的负压分布则主导幼鱼运动过程中流体阻力的形成。实验数据显示,由于幼鱼周围流体正、负压所形成的推力占比分别为59.01%和40.99%,其中基于正压力的游泳效率为(80.20±17.47)%,基于负压力的游泳效率为(58.82±25.82)%,且流体负压所产生的阻力所占比例高达81.88%。同时鱼体头、中、尾部推力占比分别为13.70%、38.49%和47.81%,中部阻力占比最高为72.81%,尾部是推力的主要来源且游泳效率最高为(77.24±12.11)%,整个鱼体都有助于推力的产生。本研究结果有助于加深对鱼类游泳动力学机理的认识和理解,可为鱼类仿生学应用和生态保护提供基础数据支撑。