中文摘要：

在低雷诺数下生物飞行有两个主要特征拍翼方式和柔性变形效应。本项目旨在探讨柔性变形的力学效应和节能机制。采用理论和数值计算相结合，由简到繁、从分解到组合的步骤，通过研究昆虫翼运动中的被动弹性变形与惯性力和空气动力间的关系，着重分析柔性变形改变流场结构进而影响气动性能的规律和机理，探讨昆虫翼利用弹性变形实现节能的机制。同时，在曾理江教授的实验支持下，结合具体昆虫翼的实际情况进行分析。

结论摘要：

Thomas Mueller曾预言昆虫主要依靠两种方式- - 拍翼方式和柔性变形效应- - 来解决飞行时低Re数带来的气动局限性。关于柔性变形效应的研究，涉及到昆虫翼材料的本构关系及其性能参数、动态变形引起的气动响应、结构动力学与流体力学的耦合等问题。迄今关于这些议题，只有少量的工作，或存在争议，或没有见到相关论文发表。本项目的工作率先建立了蜻蜓翼乃至其它昆虫翼材料的粘弹性本构关系，即粘弹性理论中的标准线性固体模型；基于实测的翼面动态变形数据，对简化柔性翼拍动运动做了非定常Navier-Stokes方程数值模拟，揭示了动态变形区别于静态变形，能够产生显著的气动力响应；利用简化的非定常气动力估算方法、简化的昆虫翼结构模型和简化的拍动方式，对粘弹性蜻蜓翼绕定轴往复拍动时的变形响应过程- - 这一流固耦合问题做了初次探索，发现在惯性力和气动力的双重作用下，蜻蜓翼的粘弹性变形快速地趋向于稳态过程，并且其粘弹性属性带来的能量损耗是很小的。