昆虫悬停飞行的非定常空气动力学研究是昆虫飞行研究的重要组成部分,主要解决驱动昆虫运动和控制运动的气动力和力矩是如何产生以及产生这些力所需的能耗问题。该问题的研究对昆虫飞行生(?)及昆虫仿生学具有重要的意义。本文发展了基于非结构网格有限体积ALE求解器,对二维刚性单翼悬停飞行和双翼打开-合拢运动进行了数值模拟,开展了升力产生机制和能耗问题的研究。本文发展的有限体积ALE求解器基于非结构网格,采用人工压缩方法和隐式迭代法求解不可压缩粘性流体控制方程。在双时间步算法中,采用五阶龙格-库塔对伪时间步进行迭代,直到得到收敛解。采用ALE技术处理动网格问题,在保持网格拓扑结构不变的前提下,利用网格运动函数(幂指数函数)控制内部网格运动。提出两种网格修正方式,以处理打开-合拢运动过程中的网格变形问题。采用局部时间步进和隐式残差光顺技术加速伪时间收敛到稳定状态。以二维振荡圆柱扰流问题对ALE模型进行验证。通过对流场、涡量和压力等的定性对比分析和流向力、阻力系数和附加质量系数的定量对比分析,本文ALE模型得到的计算结果与实验结果符合较好,能够很好的处理网格运动问题。对二维刚性翼悬停飞行进行了研究,结果显示延迟脱落机制和尾涡捕获机制促进升力的产生,前者是升力产生的主要原因。诱导喷射机制和翻转效应机制抑制升力的产生。当旋转幅值为45°时,升力与能耗的比值最大,即消耗相同的能量产生的升力最大。对昆虫飞行的打开-合拢机制进行了研究。尾涡捕获机制和延迟脱落机制是打开-合拢运动产生升力的主要机制。与单翼悬停运动相比,在消耗相同能量的情况下,打开-合拢运动产生的升力提高了159%。升力随雷诺数增加而增大,雷诺数主要影响前缘涡强度；升力随频率增加而增大,频率影响平均升力的大小。