随着无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)在多领域的深入应用，WSN的重要性和前景变得越来越明确。WSN节点有限的运算能力和有限的能量等问题，吸引了来自不同学科的科研人员的关注。能量效率路由协议的研究一直是WSN的研究热点。论文首先简要回顾了现阶段能效路由协议的研究现状和研究思路，总结了矢量场论在WSN中的典型应用，进而引出了论文的研究课题:从矢量场论的角度来研究WSN能量效率路由;建立分层路由，缓和平面路由扩展性差的问题;建立多径路由，尽可能实现网络的负载均衡。论文首先建立了基于流体力学的矢量场模型，对该模型进行了分析验证。考虑到无线传感器网络中数据包的冲突问题，提出了基于粘性流体的N-S方程的矢量场模型。在此基础上建立了基于矢量场的无线传感器网络分层多径路由，并用人工鱼算法对簇内路由进行优化。最后提出了基于矢量场的鱼群启发能效路由算法，通过仿真分析，比较了该路由算法与经典路由算法在多种性能指标上的差异。　　论文的主要研究内容和创新点包括以下几个方面:　　(1)提出了基于流体力学的矢量场模型。在现有的无线传感器网络路由协议中，有基于温度场的路由协议，也有基于电磁场的路由协议。通过分析，发现无线传感器网络中的数据包的传输过程与流体的流动具有更多的相似性。因此，本文将流体引入无线传感器网络，建立了无线传感器网络的源节点矢量场、汇聚节点矢量场、从源节点到汇聚节点的负载流动线。为了能用数学物理方程解出矢量场，建立了基于欧拉方程的负载矢量场模型，并用最小二乘法建立了密度分布函数，从而建立了用数学物理方程表示的矢量场模型，这样就将路由问题归结为数学物理方程的求解问题。经过仿真分析，基于流体力学的矢量场模型可以更方便、高效地实现无线传感器网络的路由。　　(2)提出了基于N-S方程的矢量场模型。实际的流体微团之间具有作用力，称之为粘性。无线传感器网络数据包在流动时，会发生碰撞和冲突，类似于粘性流体中的粘性。欧拉方程是无粘流体的微分方程，没有考虑流体微团之间的作用力，因此无法准确描述无线传感器网络中的数据流动。为了解决这个问题，本文建立了基于粘性流体中的N-S方程的矢量场模型。通过仿真分析，该模型可以更好的描述无线传感器网络的路由，该模型建立的负载流动场流动方向比较有条理，负载流动有序，负载流动较为均衡。而且可以通过解N-S方程，方便地得到矢量场模型。　　(3)提出了基于矢量场的无线传感器网络分层多径路由模型。通过文献研究发现，分层路由可以有效提高网络的生存时间，多径路由可以有效提高网络的负载均衡，因此，分层和多径是提高无线传感器网络能效的有效方法。本文在基于N-S方程建立的矢量场的基础上，通过矢量寻径算法建立了无线传感器网络的多径路由，通过建簇与簇内控制算法建立了无线传感器网络的分层路由，从而得到基于矢量场的无线传感器网络分层多径路由，为建立能效路由模型奠定了基础。　　(4)提出了基于矢量场的鱼群启发能效路由模型。为了提高无线传感器网络的能量效率，本文在基于矢量场的分层多径路由模型的基础上，采用人工鱼群算法对该路由模型进行了优化，将无线传感器网络中的密度分布作为人工鱼群的食物浓度，从而提高路由的效率。在此基础上，考虑每个节点的能耗，建立了整个网络能量消耗最小的目标函数。再加上矢量场的数学物理方程，得到了无线传感器网络的能效路由算法。通过对该算法和经典的路由协议算法进行仿真分析，本文提出的能效路由算法在网络延迟、吞吐率、成功交付率、能耗、能效、标准偏差等指标上均有较好的表现。特别是在能效指标上，比传统的路由算法有较大的提高。