本书以新概念仿生潜水器的研发需求为起点，首先按水生动物运动方式的特点将水生动物的推进分为鳍摆动、鳍波动和喷流推进三种方式，并以这三种方式所对应的典型鱼类为代表，从生物形态学、解剖学、活体游动流场观测、仿生机器鱼试验研究和流体动力学数值研究等方面系统地介绍了近年来国内外水下仿生推进机制研究和工程实践的最新进展；接着介绍了水下仿生推进数值研究中常用的流体动力学和结构动力学的数学模型和数值方法，并结合先进的流固耦合方法阐明了目前前沿的水下仿生动力学数值仿真技术；最后在此基础上，深入探讨了鱼鳍非均匀刚度分布对尾鳍摆动推进方式的影响规律、蝠鲼胸鳍非对称扑动的力矩产生机制、柔性腔体变形的喷流推进机制和扰动来流条件下的柔性鳍自适应控制推进性能四类典型的水下仿生推进问题。本书的特点是较为全面地介绍和讨论了三种水下仿生推进方式的生物学研究、模型试验和数值研究进展，聚焦的四类水下仿生推进问题反映了近年来水下仿生推进的热点和前沿，对新概念仿生潜水器的研制有重要的启发作用。 本书适合生物力学、流体力学、水下仿生推进和仿生潜水器研制等专业的高年级本科生、研究生和相关领域的工程技术人员使用。

第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 水生动物的推进分类
1.3 水生动物推进游动中的柔性与变形
1.4 本书主旨
1.5 本书组织架构
第2章 国内外研究现状
2.1 尾鳍摆动推进
2.1.1 鱼类生物学研究
2.1.2 仿生机器鱼鳍推进机制研究
2.1.3 数值研究
2.2 胸鳍波动推进
2.2.1 鱼类生物学研究
2.2.2 胸鳍波动/拍动推进装置研究
2.2.3 胸鳍波动/拍动数值仿真研究
2.3 喷流推进
2.3.1 鱿鱼生物学研究
2.3.2 鱿鱼装置喷流推进机制研究
2.3.3 数值研究
2.4 鱼类在扰动流场条件下的游动以及鱼类游动控制
2.4.1 在扰动流场条件下鱼类的游动
2.4.2 鱼类游动的运动控制
2.5 仿生推进数值方法总结
2.5.1 流体动力学
2.5.2 结构动力学
2.5.3 流固耦合方法
2.6 小结
第3章 数学模型、数值方法和算法验证
3.1 流体动力学
3.1.1 控制方程
3.1.2 空间离散
3.1.3 时间积分
3.1.4 边界条件
3.1.5 网格变形方法
3.2 结构动力学
3.2.1 控制方程
3.2.2 空间离散
3.2.3 时间积分
3.3 分区流固耦合方法
3.3.1 耦合方案
3.3.2 数据映射和通信
3.3.3 收敛标准
3.4 数值验证
3.4.1 厚板在均匀压力下的变形计算
3.4.2 高雷诺数下二维翼型绕流流动
3.4.3 方柱后二维悬臂梁的柔性变形
3.4.4 水流冲击三维柔性板的流场分析
3。4.5 柔性平板升沉运动的动力学响应
3.4.6 圆柱体后二维柔性板的自推进运动
3.5 小结
第4章 非均匀刚度分布对柔性鱼体和鳍推进性能的影响
4.1 具有非均匀展向刚度分布的仿太阳鱼鱼鳍推进性能研究
4.1.1 问题描述
4.1.2 网格无关性验证
4.1.3 结果与讨论
4.2 仿金枪鱼鱼体及尾鳍的非均匀分布刚度模式对推进性能的影响
4.2.1 问题描述
4.2.2 网格无关性验证
4.2.3 结果与讨论
4.3 小结
第5章 牛鼻鲼胸鳍非对称扑动的数值研究
5.1 问题描述
5.2 求解计算域和网格无关性验证
5.3 结果
5.3.1 非对称扑动胸鳍的流场特征和推进性能
5.3.2 胸鳍非对称扑动幅值的影响
5.3.3 胸鳍非对称扑动频率的影响
5.3.4 弦向变形波数和相位差的影响
5.4 小结
第6章 仿鱿鱼腔体变形脉冲喷流推进
6.1 高雷诺数下二维仿鱿鱼模型的脉冲喷流推进
6.1.1 问题描述
6.1.2 腔体结构自由振动研究
6.1.3 网格无关性验证
6.1.4 结果与讨论
6.2 背景来流下三维仿鱿鱼模型的脉冲喷流推进
6.2.1 问题描述
6.2.2 网格无关性验证
6.2.3 结果
6.3 带弯曲喷管的仿鱿鱼“矢量推进”性能研究
6.3.1 问题描述
6.3.2 求解计算域和网格无关性验证
6.3.3 结果
6.4 小结
第7章 刚性体附近的柔性鳍模型自推进运动控制研究
7.1 I问题描述
7.2 带反馈的模型运动控制方案
7.3 网格无关性验证
7.4 结果
7.4.1 圆柱体上游刚性静止模型的流场
7.4.2 雷诺数和初始距离d0对流场的影响
7.4.3 驱动力频率f*和相位差ψ对流场的影响
7.5 小结
第8章 总结与未来研究建议
8.1 总结
8.1.1 流固耦合数值求解器开发
8.1.2 非均匀刚度分布对柔性鱼体/鳍推进性能影响的研究
8.1.3 仿牛鼻鲼胸鳍扑动推进模型
8.1.4 仿鱿鱼腔体变形喷流推进模型
8.1.5 柔性鳍模型自推进运动控制研究
8.2 未来研究建议
参考文献