三维拍动推进问题的研究对认识生物飞行和游动以及优化工程设计有着重要意义。本文采用数值模拟和理论分析的方法对这一问题进行了研究，探讨了生物运动中环状涡结构的基本物理机理，主要工作和研究成果如下：　　 (1)用内置边界-格子波尔兹曼方法数值模拟了不同形状的三维拍动平板的推进问题，并特别关注了鱼类分叉尾鳍形状的影响。研究表明，平板形状显著地影响拍动推进的动力学特征和尾迹涡结构，而分叉构型有利于提高生物的推进性能。本文中所预测的结果与生物飞行和游动时观测到的一些现象和规律相符合，有助于更好地理解生物运动的基本机理。　　 (2)通过导数矩理论分析了尾迹涡结构与平板动力学特征之间的关联。研究表明，物体所受到的力及力矩直接与流场中涡结构的冲量及冲量矩的时间变化率相关，消耗的功率由流场中动能变化及能量的耗散所决定。平板受力及功耗主要源于平板边界层以及与边界层相连的涡结构的贡献。当涡结构从平板上脱落之后，其冲量变化很小，动能的降低则几乎完全由自身的粘性耗散引起，因此对平板受力和功耗的直接贡献较小。尾迹中的涡结构会影响平板边界层的稳定性及涡脱泻过程，从而间接地影响平板的动力学特征。　　 (3)对尾迹涡结构的形成及演化提出了粘性涡环模型，并利用该模型对数值模拟得到的流场结果进行了分析。研究表明，理想粘性涡环理论可以合理地描述拍动平板形成的尾迹涡结构的演化，而平板运动过程中传递给流场的能量满足特定的关系，并且与理论预测相符很好。这一发现对深刻认识生物的飞行和游动有着重要意义，进而还可以给出生物运动中力和效率的简化公式。最后，通过定性分析，我们发现这些结论可以一定程度上推广到任意涡环形成的问题中。