微生物在自然界普遍存在,影响着繁殖、感染等多种生物过程。大部分微生物处于低雷诺数流动环境,利用柔性鞭毛进行推进,柔性鞭毛的表观运动形态是自身结构和外部流动共同作用的结果,研究柔性鞭毛的推进能力有助于研发未来可用于人体内的微型游动机器人。在本文中,我们针对低雷诺数环境下鞭毛的平面弯曲波动推进方式,以柔性细丝来模拟鞭毛的运动,采用渐近分析和数值模拟方法,研究鞭毛结构、内外驱动对推进能力的影响,探索提高仿生鞭毛推进性能的方法。为了考察游动体各部分之间相互作用的影响,对流动粘性力、头部效应等采用不同的处理方法,综合使用渐近分析、无界域正则化流子、球镜像正则化流子等多种方法,对比分析表明,当游动体表面各部分靠近时,流体相互作用影响增强,会对推进性能带来显著的定量差异。受到双鞭毛微生物衣藻游动的启发,我们研究了鞭毛的常固有曲率对其所产生推力的影响。结果表明,固有曲率影响鞭毛所产生推力的大小和方向。在固有曲率较小时,推力方向的偏转角与固有曲率呈线性关系。基于对这种方向特性的认识,构造了镜像对称驱动的双细丝,通过调节细丝倾角和固有曲率,能直接控制推力大小与方向,最大推力可数倍于零固有曲率细丝。对于位移驱动的铰接细丝,引入固有曲率能显著增大推力大小,最大可获得三倍以上增益。基于对推力研究的认识,设计了一个由球形头部和对称摆动双细丝组成的微小游动器模型,采用渐近分析和数值模拟方法研究了该游动器的推进性能,分析了固有曲率、细丝倾角、头部半径、驱动振幅等参数对游动速度和推进效率的影响。结果表明,通过调节固有曲率和细丝倾角可以极大地提高游动速度和推进效率,同时还能实现游动方向的反转:内弯细丝使得游动体朝着头部方向前进,外弯细丝靠近头部时,游动体朝着尾部方向运动。并且在细丝靠近头部时,细丝与头部的流体相互作用会显著地增强游动体的推进性能。基于生物鞭毛的滑动控制模型,采用数值模拟方法研究了柔性鞭毛在内部分子马达驱动下自发性振荡而引起的自组织游动的问题。结果表明,随着马达活跃系数增大,鞭毛自发性振荡波形从逆行波转变为顺行波,同时推进方向也从向后游动转变为向前游动,并且在转变后游动速度大小显著增加。鞭毛波形成分分析表明,转变前后主要模态有明显差异,转变后的波形更接近精子鞭毛真实波形。