摘要
鱼类的游泳能力或游泳速度会影响工程实践设计，同时游泳能力是评价鱼类在各种活动中行为方式的一个重要因素。因此，本文主要通过鱼类游泳的水力学机制分析、室内水槽试验、Fluent数值模拟三者相结合的方法，研究鱼类游泳速度与鱼类各运动参数（即摆尾频率、摆尾幅度）之间的相关关系，以期对两者之间的相互作用有一个系统性的认识。主要研究结果如下： （1）当鱼与水流呈相对运动，水流相对运动的流态为层流时，与游泳速度相关的游泳雷诺数Re和与摆尾频率、摆尾幅度有关的游泳摆动数Sw之间的关系为：Re=k1Sw3/4,k1gt;0，即U=k1A3/4ω3/4L3/1ν3/1,k1gt;0；当鱼与水流呈相对运动，水流相对运动的流态为湍流时，Re=k2Sw,k2gt;0，即U=k2Aω,k2gt;0。 （2）青鱼体长和摆尾频率基本呈线性关系且随着青鱼体长的增加，摆尾频率随之减小，呈负线性相关关系。青鱼体长和摆尾幅度基本呈线性关系且随着青鱼体长的增加，摆尾幅度随之增大，呈正线性相关关系。青鱼感应流速和体长基本呈线性关系且随着青鱼体长的增加，感应流速随之增大，呈正线性相关关系，其拟合曲线关系式为：Uind=1.56L?0.014。青鱼临界游泳速度和体长基本呈线性关系且随着青鱼体长的增加，临界游泳速度随之增大，呈正线性相关关系，其拟合曲线关系式为：Ucrit=1.88L+0.23。 （3）层流工况下，一定体长范围内的青鱼，Re和Sw拟合曲线关系式为：Re=0.01Sw1.32，游泳速度与运动参数之间的关系为：U=0.01A1.32ω1.32L0.32/v0.32。湍流工况下，青鱼Re和Sw拟合曲线关系式为：Re=0.47Sw1.02，青鱼游泳速度与运动参数之间的关系为：U=0.47A1.02ω1.02L0.02/v0.02。湍流情况下，四大家鱼Re和Sw拟合曲线关系式为：Re=4.26Sw0.85，游泳速度与运动参数之间的关系为：U=4.26A0.85ω0.85L-0.15/v-0.15。湍流情况下，长江上游典型鱼类Re和Sw拟合曲线关系式为：Re=2.44Sw0.89，游泳速度与运动参数之间的关系为：U=2.44A0.89ω0.89L-0.11/v-0.11。 （4）基于数值模拟结果可知整体而言，鱼类游泳运动中运动学物理量及力学系数的变化情况与鱼类的摆尾频率密切相关，摆尾频率的快慢会影响两者的波动频率及波长，而两者波动幅度的大小则可能与摆尾幅度有关。
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