随着社会不断发展,陆上资源日趋枯竭,人类将目光投向了广袤的海洋。水下机器人作为海洋资源勘探开发的重要手段越来越受到海洋大国的重视,成为目前海洋技术研究的热点。传统水下机器人一般采用螺旋桨推进器,其推进效率低、灵活性差、噪音大等缺点已成为制约水下机器人推广应用的瓶颈。研制开发高效、高机动和高灵活性的新型水下推进系统,是水下机器人技术发展的必然选择,也是目前水下机器人技术研究的热点方向。鱼类经过亿万年的自然进化,拥有了非凡的水下运动能力,不但具有低能耗、高效率的推进方式,而且具有很高的机动性和灵活性。鱼类的推进方式为新型仿生机器人及仿生推进技术提供了新思路,开展仿生尾鳍推进机理研究对开发新型水下推进系统具有重要的理论意义。本文以海洋中游速较快的旗鱼为研究对象,通过分析旗鱼尾鳍摆动时产生的流场结构,初步探究旗鱼尾鳍推进的机理,并进行了仿生机构的运动拟合。研究结论如下。首先,通过逆向工程技术提取旗鱼模型尾鳍的数据,利用Fluent动网格技术,对鱼尾的沉浮俯仰耦合运动的非定常流场进行了数值计算,利用获得的尾流区域流场特征图,分析了随体涡流和反卡门涡街产生的原理。在此基础上,探讨了沉浮-俯仰运动相位差、尾鳍摆幅、斯德鲁哈尔数(Strouhal Number)等参数对鱼类推进性能的影响规律。结果表明,尾鳍摆动形成的对称旋向的随体涡流演化为向后的射流,从而推进鱼体高效前进；尾鳍运动参数在一定范围内的优化配合可使鱼体获得较高的推进力。其次,将鱼体三维模型和回转体水下航行器三维模型分别进行水动力数值模拟分析,比较二者压力分布和阻力系数,可知扁形鱼体相对于回转体外形的压力分布更加均匀,具有更小的阻力系数。研究结论为仿生型水下航行器外形优化设计提供了理论基础。最后,通过对旗鱼尾部运动进行数学模型分析,并对简化的尾部摆动模型进行推进力计算,获得了尾鳍与尾柄在推进过程中产生推力的原理。并通过尾部仿生机构步态的控制,对尾部运动进行鱼体波仿生拟合,为高效仿生推进系统设计提供了理论依据。本文对尾鳍的推进机理进行了初步探索,运用连杆机构对鱼体波进行仿生拟合运动,并将鱼体外形与传统回转型水下航行器进行外形水动力分析,从而为新型水下推进设备的研制提供了技术方法与理论支持。但鱼类的姿态控制和运动灵活性有自己的独到之处,需要进一步更深入的研究。