微型扑翼飞行器(简称“FWMAV”)是一种基于仿生学的模仿昆虫或者鸟类飞行的新概念飞行器,同固定翼飞行器和旋翼飞行器相比,它可以通过模仿昆虫和鸟类的飞行模式来克服常规飞行器在小尺度、低雷诺数下的气动局限,仅用一副扑翼就能同时产生升力和推力,集升降、前飞和悬停功能于一体,通过调整扑翼运动中的扑动参数就可以灵活的改变飞行状态,具有很强的机动性能和较高的飞行效率,更适用于执行低空侦查、通信中继等军事任务,具有很大的发展前景和研究价值。扑翼气动机理是研制微型扑翼飞行器的理论基础,现阶段关于扑翼气动机理的研究虽已取得一些成就,但仍需不断的发展和完善。本文选取昆虫为仿生研究对象,采用计算流体力学方法分别数值研究翅翼的运动方式和几何特征对扑翼气动特性的影响并通过扑翼实验对数值研究的结论进行验证。本文的主要工作及贡献如下:1、分析并比较了不同种类昆虫翅翼运动方式和几何特征的差异,运用新兴的计算流体力学方法—格子Boltzmann方法建立扑翼数值计算模型,并对该方法进行了算例验证。2、通过依次增加扑翼运动的自由度,系统研究了翅翼运动方式对气动力影响的变化规律。结果表明:单纯的上下扑动(一个运动自由度)产生的周期平均升力基本为0;带有扑动和扭转的对称的“8”字形扑动(两个运动自由度)产生的产生周期平均气动力同“8”字形的倾斜程度有关,倾斜角度增加,周期平均升力减小,周期平均推力增大,在倾斜“8”字形扑动方式下,适当调整倾斜角度和扭转幅度的大小,可产生不同的气动力效果;增加了扫掠运动的不规则“8”字形扑动(三个运动自由度)可适当增加周期平均推力但会减少周期平均升力。3、人工构建了面积及展长相同但平面形状不同的模型翅组和褶皱形状及褶皱幅度不同的褶皱结构,深入研究了悬停状态下翅翼几何特征中平面形状的面积分布和截面褶皱结构对扑翼气动力影响的作用机制,分析了翼面压力云图及流场结构的变化。结果表明:具有相同面积和展长的模型翅在翅尖附近面积分布的越多,扑翼产生的周期平均气动力越大,而截面褶皱结构对扑翼气动力影响很小。4、通过单自由度扑翼装置进行扑翼实验验证了数值研究中翅翼平面形状的面积分布对于扑翼气动力影响的作用机制,表明了数值计算的准确性。