本书聚焦于低雷诺数下昆虫扑翼飞行的高升力产生机理及流动控制方法，以提高扑翼悬停气动性能和环境激扰（如阵风）下的飞行鲁棒性为核心目标。在介绍背景、研究现状及数值与深度学习结合方法的基础上，系统介绍了低雷诺数扑翼的空气动力学特征，重点探讨了行程偏差和非对称性对悬停性能的影响、间歇阵风激扰下的前飞气动特性变化规律，并创新性地提出了混合粗糙数据驱动的物理信息神经网络模型（HCDD-PINN）的扑翼流场预测深度学习方法。 本书可供动力工程及工程热物理、新能源科学与工程、航空航天工程及相关学科的高年级本科生、研究生，以及对微型扑翼飞行器、扑翼捕能式风力机感兴趣的技术人员、经营和管理人员参考使用。

1 绪论
1.1 仿生学在工程中的应用
1.1.1 自然界中的“飞行员”
1.1.2 微型扑翼飞行器的特点和研制现状
1.2 扑翼气动性能研究现状
1.2.1 扑翼高升力产生机制
1.2.2 运动学参数对气动性能的影响
1.2.3 特殊工况下扑翼气动特性研究
1.3 扑翼研究方法现状
1.3.1 理论研究
1.3.2 实验研究
1.3.3 数值研究
1.3.4 深度学习
1.4 本书的主要研究内容
2 数值研究和深度学习方法
2.1 扑翼运动学和气动特性
2.1.1 运动学描述
2.1.2 控制方程和气动特性无量纲参数
2.2 扑翼数值计算方法
2.2.1 有限体积法求解器
2.2.2 沉浸边界法求解器
2.3 深度学习方法
2.3.1 激活函数
2.3.2 网络初始化
2.3.3 反向传播原理
2.3.4 优化算法
2.3.5 自动微分
2.3.6 拉丁超立方抽样
2.4 本章小结
3 行程偏差对扑翼悬停气动性能的影响
3.1 模型建立
3.2 计算域和边界条件
3.3 数值计算结果
3.3.1 典型“正常悬停”模式气动特性
3.3.2 纯半正弦模式气动特性
3.3.3 纯全正弦模式气动特性
3.3.4 混合模式气动特性
3.3.5 16种轨迹时均气动性能对比
3.4 本章小结
4 非对称性对扑翼悬停气动性能的影响
4.1 非对称行程偏差
4.1.1 问题描述
4.1.2 时均气动性能比较
4.1.3 瞬时气动力比较
4.1.4 流场特征比较
4.2 非对称轨迹参数化
4.2.1 问题描述
4.2.2 无量纲沉浮幅值的影响
4.2.3 俯仰幅值的影响
4.2.4 无量纲偏航幅值的影响
4.2.5 沉浮和俯仰的相位角的影响
4.3 本章小结
5 间歇阵风激扰下扑翼前飞气动特性分析
5.1 模型建立
5.2 数值计算方法
5.3 结果分析
5.3.1 阵风幅值和频率对扑翼气动性能的协同作用
5.3.2 阵风相位差对扑翼气动性能的影响
5.3.3 阵风形式对扑翼气动性能的影响
5.4 本章小结
6 扑翼流场预测的深度学习方法
6.1 模型建立
6.2 求解流程
6.3 一自由度扑翼流场预测
6.3.1 问题描述
6.3.2 模型训练和预测结果
6.3.3 扑翼瞬时气动特性预测结果
6.4 二自由度扑翼流场预测
6.4.1 问题描述
6.4.2 粗糙数据精度对预测性能的影响
6.4.3 模型超参数寻优
6.4.4 粗糙数据点数量对预测结果的影响
6.5 本章小结
参考文献
附录 主要符号表