扑翼机是区别于传统的固定翼和旋翼飞行器的一种新型飞行器,其采用与自然界鸟类、昆虫一样的扑翼飞行方式,具有机动灵活、隐蔽性强的优点,在军事上和民用上有着广阔的应用前景。本文通过对扑翼机驱动部分、机翼部分和尾翼部分的一次次优化迭代飞行试验后,制作出了一台能在空中飞行约8 min翼展为206 cm的中型扑翼样机,并以此扑翼样机为原型对扑翼机的推进效率进行研究。测量扑翼样机的翼型、弦长、最大扑打幅度和扑打频率等相关参数来构建仿真模型,并通过Fluent软件进行数值仿真。扑翼机的推进效率是有用功率与输入功率的比值,有用功率是扑翼的推力产生的功率,是关于推力系数的关系式,而输入功率让扑翼机做上下方向的沉浮运动和绕轴的俯仰运动,为升力产生的功率和力矩产生的功率之和,是关于升力系数和力矩系数的关系式。综合起来为,扑翼机的推进效率是关于其推力系数、升力系数和力矩系数的关系式,得到三者系数的数值大小就可求出对应情形下的推进效率。仿真过程包括对翼型运动模型的构建、三角形非结构性网格的划分、DEFINE_CG_MOTION宏的编译、翼型与流场中动态网格的设置、基于压力的瞬态求解器、k-ε湍流计算模型、求解参数的配置和结果数据的分析处理,分别对扑翼机在不同俯仰幅度角(α0)、不同沉浮与俯仰运动的相位角(δ)、不同斯特劳哈尔数(St)情形下的推进效率进行研究,从仿真结果中可以得到以上情形下扑翼机的推力系数、升力系数和力矩系数。研究结果表明,在St=0.3,α0=20°,δ在75°～105°时,扑翼的推进效率相差不大,约为0.38,相位角决定扑翼机攻角与运动位置的对应关系。在St=0.3,δ=75°,α0在15°～25°时,其推进效率的大小基本相当,η在0.38～0.41之间,当α0小时其推进效率也低,一定程度的俯仰幅度角能有效的改善扑翼的推进效率。在α0=20°,δ=75°,St在0.1～0.4时,推进效率与St数的关系为负相关。在St为0.3时,扑打频率为6 Hz,其气动性能远远高于St为0.1、0.2的情形,在扑翼的气动性能好,扑打频率较高时,扑翼机可以承受更多的负载。综合以上不同情形下的分析结果可得到扑翼机的最优组合参数为St=0.3,α0=20°,δ=75°,此时其推进效率为0.375。