近日，航运学院石伏龙博士科研团队受AIP出版社（AIPP学术微信公众号）邀请，精选其研究成果“Hydrodynamic performance and pursuit mechanisms of dual self-propelling fish in different queue modes”，并在微信公众号上进行了发布。该团队的多篇相关研究成果已刊登于国际流体力学卓越期刊《Physics of Fluids》。

公众号链接：https://mp.weixin.qq.com/s/NWBwbKIt9pm4y7_mQRtVYg

*Hydrodynamic performance and pursuit mechanisms of dual self-propelling fish in different queue modes

Chuanzhong Ou (欧传中); Fulong Shi (石伏龙); Jianjian Xin (辛建建); Xing Chang (常杏); Zhiwei Li (李志威); Yu Tian (田宇)

Physics of Fluids37, 023116 (2025)

https://doi.org/10.1063/5.0250816

石伏龙/辛建建博士课题组基于计算流体力学（CFD）方法，构建了二维自推进仿生鱼模型，并采用动网格技术与重叠网格方法对两条鱼在不同队列模式下的自推进过程进行了系统模拟。重点探讨了间距变化对推力、效率、游动速度及位移等关键水动力性能参数的影响。该研究通过数值模拟系统探讨了双自推进仿生鱼在不同队列模式下的水动力性能及追赶机制，为仿生工程、船舶与海洋工程以及流体力学领域提供了新的理论依据和技术支撑。

图1 双鱼不同初始间距布置示意图

图2 不同间距下双鱼平均水动力性能结果

数值研究结果表明，当两条鱼以紧凑队形游动时，水动力干扰显著增强，最大推力提升可达42%，效率提升达13%。但当间距过小时，反而会因压力干扰导致游动速度与位移下降。最优性能出现在纵向间距比G_x/L= 1.0、横向间距比G_y/L= 0.5的条件下，此时两条鱼的速度与位移均提升约7%。

图3 不同间距下双鱼追赶位移结果

此外，相关研究还特别强调了双鱼在游动过程中可能出现的周期性“饱和”现象，即两条鱼最终趋于平行游动的状态。基于位移变化的观察，研究将追赶机制细分为三类：在机制I中，前鱼的位移减小，而后鱼的位移增加；在机制II中，两条鱼的位移均呈现减小的趋势；而在机制III中，两条鱼的位移均呈现增加的趋势。这一分类对于深入理解鱼群行为控制以及仿生航行器编队控制具有重要的参考价值。

石伏龙与宁波大学辛建建博士课题组长期致力于船舶与海洋工程水动力学、计算流体力学（CFD）及流固耦合（FSI）等前沿领域的研究。课题组自主开发了一套基于直角网格的三维尖锐界面多相流固耦合计算方法，并建立了完全自主可控的CFD-FEM耦合高性能CPU/GPU异构集群并行计算平台。该平台具有极高的可扩展性与适应性，已成功应用于复杂柔性动边界流动模拟、涡激振动与结构响应分析、海洋结构物砰击载荷预测等多个重大工程实际问题，为船舶与海洋工程领域的基础研究与工程应用提供了坚实的技术支撑。

团队2025年其他已录用论文：

1. Synchronous and asynchronous water-entry impacts of two-dimensional asymmetric catamarans[J].Physics of Fluids ,2025.

2. Energy-extraction performance and efficiency-enhancing mechanism of a gate-assisted flapping foil system[J].Physics of Fluids,2025.

3. Wall confinement and wake interference in vortex-induced vibration of two near-wall staggered cylinders[J].International Journal of Mechanical Sciences,2025.

4. Numerical Study on Hydrodynamic Performance and Vortex Dynamics of Multiple Cylinders Under Forced Vibration at Low Reynolds Number[J].Journal of Marine Science and Engineering,2025.

5. 基于虚拟网格法的交错布置振荡双柱体绕流数值模拟[J].船舶力学,2025.

6. 多排列形式下仿生航行体水动力性能与尾流结构演变规律及优化策略研究[J].中国舰船研究,2025.

   本次研究成果在AIP出版社（AIPP学术微信公众号）发布，充分展现了重庆交通大学在船舶与海洋工程前沿技术领域的深厚科研底蕴和卓越创新能力，同时也凸显了跨校、跨学科合作在攻克复杂工程难题中的显著优势。未来，课题组将持续聚焦仿生推进器、复杂流动模拟等研究方向，深入开展探索，不断推进科研成果向工程应用转化，为我国船舶与海洋工程技术的进步提供更强有力的支持和技术保障。