随着“十四五”海洋经济发展等规划提出,水下机器人等海洋装备对于资源探测和利用具有重要的意义。其中具有大变形运动特点的扑翼式运动模式可以有效提高机器鱼的机动灵活性,是水下机器人的研究热点。此种运动是指模拟鱼类中位/双鳍运动模式,获得更好的推进效率和完成悬停、转向等特殊动作,相比传统刚性结构拥有更优异的流体性能,产生的流体扰动更小,具有旷阔的应用前景。本论文以蝠鲼类的扑翼运动模式和鱼类运动流体力学为基础,结合柔性驱动方式和鱼体大变形运动理论,采用有限元仿真方法对采用软体驱动的水下扑动翼结构模型的运动流体力学和涡结构演化进行研究,分析了扑翼运动的水动力学性能和非定常流场中涡与扑动翼尾涡的作用关系。得到了以下结果:1通过对柔性驱动器不同结构参数对性能的影响进行分析比较,得到最优结构并建立其运动模型;建立了扑翼结构的运动学与运动力学模型,针对复杂扑翼运动将扑翼运动分解为展向和弦向运动分别进行数学描述;2建立有限元模型,分别对其展向运动和弦向运动进行仿真计算,将柔性驱动器模拟鳍条结构进行摆动分析,得到运动参数;针对生物原型实际水域属性参数,结合动网格技术,获得不同工况中下大变形运动的升力特性,并分析不同驱动器驱动频率影响下的升力特性:（1）半圆形截面、径厚比值0.8～1.4的M型驱动器结构可以在较低的输入下产生大范围的弯曲运动并具有较小的径向膨胀变形,基本不影响运动结构的水动力特性,其摆动特性与现有生物观测结构一致。（2）通过调整驱动器输入频率可以使胸鳍获得不同的前后缘结构偏转相位角来获得较好的升力特性,对应0.8Hz驱动频率的下胸鳍结构具有较好的升力表现;调整驱动频率对应扑翼运动频率使胸鳍产生周期性的推力变化,伴随驱动频率提高,幅值变化提高。（3）整体模模型在定常流中,扑动翼尖的运动近似为正弦函数,幅值约0.12m左右,整体的运动速度为0.46m/s,其斯特劳哈尔数为0.26,其符合采用扑翼运动的水生生物运动范围。3针对在实际水域中各种障碍物以及鱼类间相互作用都会导致流体扰动,而真实的鱼类在此环境中依然可以获得高效高速的游动能力的现象。选取固定圆柱绕流和简谐运动圆柱绕流产生的流体扰动和对列队运动模式中的产生相互作用研究在非定常流条件下扑翼运动的水动力特性:（1）通过计算不同工况下的斯特劳哈尔数评价出最优运动参数即:简谐运动圆柱半径5mm运动幅值10mm运动频率1Hz条件下可以生成排列紧密且规则的卡门涡街（2）以圆柱中与弦向翼运动中心的间距与圆柱半径的比值来划分运动工况,分别对扑动翼的推力系数和推进效率进行研究分析,在运动工况在间距为2倍比值的条件下,可以获得最高的推进效率,达到单独扑翼运动的2倍,在推进效率最低的工况即间距4.5倍圆柱半径条件下,仍可达到单独扑翼运动的1.1倍左右。（3）着重分析研究对列队运动模式中的涡结构演化发现,在完整运动周期内,前翼会影响后翼涡的形成,当间距过大时与简谐运动圆柱对后翼的影响相类似;而在低间距的状态下,后翼会吸附前翼脱落的涡,导致前翼产生涡会持续运动到后翼根部才开始脱落形成涡街,即两翼在关于涡结构的生成演化过程中视作一个整体,可以有效减小后翼的运动阻力,由于特定时刻两翼的偏转角度和脱落的涡运动方向不同,旋向相反产生干扰,前翼存在对后翼干扰的情况,但对完整扑翼运动周期内影响较低。本论文针对扑翼运动模式的研究进行了从柔性驱动到水动力特性的探索,为柔性驱动对大变形扑翼运动的应用提供了思路和方向,针对扑翼运动在非定常运动环境中证明了扑翼运动模式在实际水域环境相比于传统推进结构能够有效的降低自身能量消耗,获得良好的水动力特性;具有和其他鱼类队列运动相同的优异减阻效率,可以有效减少能量消耗,有助于扑翼运动模式的仿生机器鱼的开发和设计,具有重要的理论和工程使用价值。