微型扑动飞行器是一种模仿昆虫或鸟类的扑动飞行方式来实现飞行的微型飞行器，其不仅在国防军事领域具有重要的战略意义，而且在民用方面蕴含着潜在的巨大经济收益。目前，研制实用型扑动微型飞行器尚有许多关键技术有待解决，而生物扑动飞行的气动机理就是其中之一。深入系统地研究扑翼的非定常气动力特性以及昆虫或鸟类是如何通过改变翅膀的扑动来控制影响周围流场调整飞行的方法和机理，对于仿生扑动微型飞行器的进一步发展有极为重要的意义，具有重要的学术价值和广泛的应用前景。　　针对目前扑翼飞行机理的研究现状和研制实用型微型扑动飞行器过程中存在的问题，本文通过计算流体力学数值模拟方法,研究了刚性和柔性的机翼模型在扑动前飞、扑动悬停及滑行时的气动特性，分析了扑翼周围流场在不同扑动方式、扑动轨迹和动态形变等条件下的绕流特点和涡脱机制，并结合研究成果为扑翼飞行器控制系统、传动系统和整机的气动优化提供新思路和理论依据。本文的研究内容主要包括以下几个方面：　　首先，基于生物飞行中上下扑打方式多为不对称的实验观测结果，分析了人工样机机翼实现上下非对称扑打运动模式的前提和可行性，建立了翼型的对称和非对称上下扑动方式和求解扑翼前飞气动特性的数值模拟模型。研究扑翼上下扑打的非对称性对前飞气动特性的影响，分析了非对称扑打方式对扑翼流场中的涡脱机制以及尾迹涡街的影响。通过计算发现有意识地打破扑动方式的对称性是能够改进扑翼前飞性能的，能使其具有更好的适应性和灵活性。　　第二，基于样机实验和数值模拟中常用的几种振翅模型建立了四种具有相同平均准稳态升力系数的扑打模式和七种类型的拍打轨迹样式，并确立求解以水平面为扑动平面的刚性翼悬停气动特性的数值计算方法。在此基础上，研究了翼型以直线形、椭圆形、反椭圆形、简化8字形、反简化8字形、双8字形和仿生8字形七种轨迹样式扑打时的绕流特征，分析了各种轨迹样式的气动力和涡脱机制的各自特点。　　第三，建立了求解柔性翼扑动前飞的数值模拟模型，分析了柔性扑翼模型与对应的刚性扑翼模型在流场中绕流特性的不同，研究柔性扑翼在不同频率和扑动幅值下前飞的气动特性，揭示了柔性翼扑动前飞的输出气动力和推进效率都要高于刚性翼型的结果。　　第四，建立模拟柔性扑翼悬停飞行时流场特征的数值计算方法，柔性翼模型由前缘至转动中心的刚性部分和转动中心至后缘点的柔性部分组成，研究了由转动中心的移动而引起的柔性部分所占翼型比例的变化以及翼后缘处动态弯曲幅值的变化对扑动悬停的非定常气动力及流场结构的影响；揭示了柔性效应对悬停特性的改善以及过度的柔性弯曲变形而引起的扑翼气动特性迅速恶化的现象。该研究为扑翼机柔性机翼的设计和改进提供了力学分析依据和参考。　　最后，基于前人实验研究中关于座头鲸的鳍状肢和猫头鹰翅膀前缘结构的发现，建立了前缘展向具有凸起结节结构的翼型，用数值实验的方法研究了前缘凸起结节结构布局对翼型扑动前飞和滑行的气动力和绕流特性的影响。通过计算揭示了凸起结节结构布局的翼型在滑行时的气动优势以及在扑动前飞时的潜在气动优势。进一步根据研究成果提出了对扑翼样机的改进方案以及对后续样机设计和优化的展望。