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水力机械叶片的翼型大多是采用NACA系列的翼型,但NACA系列翼型的设计是基于气体环境,若将其应用在水力机械上,这会在一定程度上影响其性能,研究发现鲟鱼的外形曲线具有较好的减阻效果。因此,本文以鲟鱼为研究对象,采用高精度的三维逆向扫描技术提取鲟鱼的几何特征,根据鲟鱼的外形曲线建立无量纲化的点坐标系,通过最小二乘法将多次扫描数据进行拟合,构建基于鲟鱼的仿生翼型,采用数值模拟的方法对鲟鱼仿生翼型的升阻特性,翼尖涡流,压力分布进行了分析。同时借助大涡模拟(LES)对翼型前缘骨线进了优化设计,在此基础上,借助高速摄像技术对优化后的仿生翼型在不同攻角下的空化特性及单个周期内的空化发展过程进行了实验研究。本文主要结论如下:(1)在达到失速攻角之前,鲟鱼仿生翼型的升力系数大于NACA0012和NACA0015翼型;相同雷诺数下,鲟鱼仿生翼型的失速攻角与NACA0012翼型相近,小于NACA0015翼型;NACA0012和NACA0015翼型比鲟鱼翼型更易产生和扩散翼尖涡流。(2)优化后的翼型升力系数与阻力系数变化的幅度非常小,然而相比于NACA0012和NACA0015翼型仍具有较好的升阻特性,且优化后的翼型在一定程度上能减缓翼型前缘的空化。(3)实验中,优化后的翼型的临界空化角在10°与12°之间,随着攻角的增大,前缘的空化区域逐渐增大,翼型的最大厚度处至后缘之间也更易发生云空化。上述研究方法与结果能为基于鲟鱼的仿生翼型设计与优化等方面的研究提供借鉴。