经过上亿年的进化与自然选择,鱼类及海豚、鲸类等水生动物具有了高超的游动能力,尤其是采用鱼体-尾鳍模式推进的鱼类,其推进方式具有高效、高速、低噪声等优点。相比而言,常规水下航行器的多螺旋桨推进系统则占据空间大、噪音高、推进效率低,推进系统的不足极大限制了水下航行器的工作能力及应用范围。因此,近年来,模仿鱼类摆动尾鳍的摆动翼推进系统被广泛研究应用,众多的仿鱼形水下机器人也被研制开发。本文以摆动翼推进系统在不同环境流场中及不同运动方式下的水动力性能为主要研究内容,以摆动翼推进系统在海洋运载器平台的应用为目的,采用计算流体力学方法,探讨了不同情况下摆动翼推进系统的推进性能。根据摆动翼推进系统所处环境流场及运动方式的不同,本文从以下三个方面展开:(1)以滑波推进器通过波浪能驱动产生推进力为背景,采用理论和实验方法探讨了翼间相互流场干扰情况下,串列异步摆动翼推进系统的推进性能。理论研究中采用求解RANS方程的方法计算了串列布置的二维水翼的摆幅角、翼间距等参数对各翼性能的影响,分析了不同工况下翼间流场干扰情况。结果显示,相比单翼,串列摆动翼间的流场干扰对各翼及整体的推进性能均有较大影响;实验研究中,以理论结果为基础设计建造了串列翼推进器的原理样机,以波浪能作为其输入功率,系统实验了规则波波高与波长对其推进性能的影响。实验结果与理论结果比较验证了数值计算方法的有效性,两种结果显示波高的增加能够提高串列翼推进器的推力,而波长的增加则能提高其推进效率。(2)以近波面运动的摆动翼推进性能受波浪环境影响为研究背景,探讨了规则波下摆动翼与摆动尾鳍的推进性能。应用速度边界造波与阻尼消波法建立了二维、三维数值水池。采用求解RANS方程的方法,首先计算了波面下二维刚性翼、柔性翼的推进性能,之后进一步计算了波面下翼型截面的三维新月形摆动尾鳍采用不同线位移运动方式的推进性能,系统分析了水翼运动参数、波浪参数及水翼运动与波浪运动间的耦合参数对其性能的影响。结合涡系结构分析显示,摆动翼与摆动尾鳍在波浪环境中,通过调整相应参数,能够减小波浪对其推进性能的不利影响,达到利用波浪能推进的目的,且对波浪能的利用效果柔性翼高于刚性翼,尾鳍升沉式线位移方式高于横移式线位移方式。(3)以仿鱼水下机器人采用摆动翼推进为背景,研究了仿鱼水下机器人及其摆动尾鳍在不同运动方式下的水动力性能。分别采用求解RANS方程方法与浸入边界法计算分析了单独尾鳍在不同斯特罗哈尔数下的推进性能,高斯特罗哈尔数下尾鳍推力更高。三维涡系结构分析显示,不同斯特罗哈尔数与雷诺数均对涡系外形特征产生重要影响;之后采用RANS方法探讨了尾鳍-鱼体推进模式、尾鳍摆动幅度、身体波动波长等参数对仿鱼水下机器人运动性能的影响。结果显示,运动性能差异的原因是不同运动模式、摆动尾鳍与身体的运动参数等决定了游动过程中鱼体受到的流体压力、粘性力、推力与阻力以及鱼体克服压力、粘性力做功的功率。本文研究表明,采用计算流体力学方法探讨分析摆动翼推进系统的推进性能及仿鱼水下机器人的游动性能是切实可行的,论文结果为摆动翼推进系统实际应用提供了依据,为研发高性能的海洋运载器平台提供了技术支持,同时为进一步研究鱼类高效游动的机理奠定了基础。