扑翼飞行由于其优异的飞行性能和卓越的机动性,越来越成为国内外微小型飞行器的研究热点。同时,研究工作者们也越来越意识到扑翼的柔性结构变形对其气动特性的重要性,通过控制扑翼柔性产生适当变形来取得合理的气动性能对扑翼飞行器的设计非常有意义。因而这方面的研究也日益受到重视。昆虫的翅膀在空气中拍动时,受到翅膀表面的空气动力和翼的质量引起的惯性力的联合作用而发生柔性变形,而柔性变形自然会引起周围流场结构变化,从而影响到翼表面的空气压力的大小和分布,即改变了作用在翼上的气动力或力矩。为研究扑翼变形对空气动力特性的影响,本文采用一种双向流固耦合的方法----将改进的二阶精度浸入边界法求解流场和有限元分析法求解非线性仿生结构相结合的流固耦合方法。该方法对大形变引起的非线性问题非常适用。主要思路是通过求解不可压N-S方程和结构动力学方程来分析柔性扑翼流固耦合效应。利用浸入边界法去分析处理流场运动,迭代计算压力梯度;利用有限元分析去离散描述结构形变,逐步积分求解速度位移。建立一种基于交错迭代格式的强耦合方法去耦合流场控制方程和结构控制方程。双向流固耦合的实现是基于开源软件OpenFOAM的CFD求解器的二次开发与编译完成的。在验证数值模拟的准确性的基础上,建立柔性扑翼的结构模型与运动模型,采用自适应笛卡尔网格去划分,对柔性扑翼模型展开双向流固耦合的非定常数值模拟计算,分析扑翼在不同运动时刻的气动响应情况与结构形变变化。同时也数值分析扑翼的翼型厚度、扑动频率、扑动平面角和前飞速度对柔性扑翼气动特性的影响规律,为柔性扑翼飞行器的设计提供理论参考依据。结果表明,柔性扑翼的气动响应情况与其周期内的运动时刻和结构形变有密切的关系。在合理范围内,翼型越薄,会产生越大的柔性效应;提高扑动频率,增加扑动平面角会使扑翼获得更大的升力和推力;前飞速度越快,就需要产生越大的升力与推力去维持飞行稳定。