近年来,随着超高速大排量叶轮机械的发展,对叶轮机械抗空化性能的需求逐渐提高。为了减小叶片的空化体积,抑制空化的发展,提高叶片的升阻力性能,通过研究发现海洋生物座头鲸的胸鳍前缘凸结具有良好的水动力特性及抗空化特性,因此选择与座头鲸胸鳍截面几何类似的NACA 634-021翼型进行数值模拟,阐明仿生翼型对空化流动的控制机理。本文的具体研究思路及结论如下:（1）首先通过大涡模拟方法对基础翼型和仿生翼型在不同流动参数下的升阻力特性及流场特性进行数值模拟。采用大涡模拟方法能够清晰地描绘出流场中的大尺度涡及破碎的小涡结构,从而阐释来流攻角对基础翼型和仿生翼型的空化形态的影响机理,揭示了前缘凸起翼型的三维涡结构时空演化规律,发现了前缘凸起对空化具有良好的抑制作用。（2）详细对比了不同来流攻角下基础翼型和仿生翼型吸力面及流场中的压力脉动情况。探究了不同空化形态下的压力脉动幅频特性,分析了压力脉动与空泡脱落频率的关系。通过快速傅里叶变换的方法,定量研究了仿生翼型相对于基础翼型的压力系数幅值变化情况。（3）改变仿生翼型的波幅和波长,探究了结构参数对翼型空化流动的控制机理。通过分析流场中分离涡的发生位置,明确了翼型升阻力特性的影响机理,发现了流向涡对空化形态的转变有一定的影响。研究表明,大波幅仿生翼型的抗空化性能更优越,能够抑制云空化的发生,降低水动力性能的不稳定性。小波长仿生翼型可以缓解云空化的不稳定脱落,降低流场的压力脉动。本文对空化抑制的机理进行了较为详细的研究,重点探究了空化形态与涡结构的相互作用机理以及压力脉动与空泡脱落动力学之间的关系。证明了仿生翼型对空化体积的抑制效果,阐明了压力脉动与空泡脱落的准周期性规律,得到了空化区域的速度变化是造成压力脉动的主要原因的结论。该研究将在一定程度上促进抗空化仿生翼型设计的发展,对仿生翼型在空化控制领域的研究具有借鉴意义。