本文是由杨文青、郭越洋、董渊博、薛栋和宣建林等作者共同撰写，发表于《Acta Aeronautica et Astronautica Sinica》2024年9月15日第45卷第17期的一篇综述文章。文章的主题为“仿生柔性扑翼无人机流固耦合研究进展”，主要探讨了仿生扑翼飞行器在低雷诺数环境下的流固耦合（Fluid-Structure Interaction, FSI）问题及其研究现状。

首先，文章介绍了仿生扑翼飞行器的背景。自然界中的昆虫和鸟类通过扑动翅膀实现了卓越的飞行能力，这种飞行方式为仿生扑翼飞行器的设计提供了灵感。仿生扑翼飞行器在低雷诺数环境下具有高机动性和高气动效率，但其轻质柔性结构机翼在周期性扑动时，流固耦合问题成为研究难点。文章综述了柔性扑翼流固耦合的研究现状，介绍了常用的数值模拟方法和无量纲参数，并分析了国内外的最新研究进展。

文章的第二部分详细介绍了柔性扑翼流固耦合的计算方法。流固耦合问题的求解需要同时考虑流体控制方程和结构控制方程，常用的方法包括直接求解法和分区迭代求解法。直接求解法将流体和结构的相互作用构造在同一控制方程中，但由于计算复杂，仅适用于简单问题。分区迭代求解法则分别求解流体和结构的控制方程，通过耦合控制方程在交界面上进行数据交换，这种方法在工程中应用广泛。文章还进一步介绍了界面追踪法（Interface Tracking Method）和界面捕获法（Interface Capturing Method）的优缺点及其在柔性扑翼流固耦合中的应用。

第三部分，文章探讨了仿生柔性扑翼的机理研究。通过流固耦合模拟技术，研究人员能够更深入地研究柔性扑翼的气动性能及其与流体的相互作用。文章列举了与柔性扑翼相关的无量纲参数，如雷诺数、展弦比、厚度比、密度比等，并分析了这些参数对扑翼性能的影响。研究表明，扑翼的柔性能够增强气动力和效率，并且存在一个最佳的扑动频率可以使扑翼实现最高的气动效率。此外，文章还讨论了扑动频率对扑翼稳定性和翼尖运动轨迹的影响。

第四部分，文章介绍了流固耦合数值模拟在柔性扑翼飞行器设计中的应用。由于实验确定扑翼气动性能的难度较大，流固耦合数值模拟成为解决这类问题的有效手段。文章列举了国内外一些先进扑翼无人机团队的研究案例，如新加坡国立大学的Flowerfly-M4、韩国建国大学的Kubeetle以及中国西北工业大学的云鸮扑翼无人机等。这些研究通过流固耦合模拟优化了扑翼的结构设计，提升了其气动性能。

第五部分，文章总结了几种常用的流固耦合工具，如ANSYS Workbench和LS-DYNA。这些工具在柔性扑翼的流固耦合模拟中得到了广泛应用，能够有效处理复杂的流固耦合问题。文章还特别介绍了这些工具在扑翼研究中的应用案例，展示了其在实际工程中的可靠性。

最后，文章对柔性扑翼流固耦合研究的未来进行了展望。尽管现有的流固耦合数值模拟方法已经能够对一些扑翼进行分析，但仍存在许多问题需要进一步探索，特别是在高雷诺数范围内的流场模拟以及扑翼气动性能的优化设计方面。文章指出，未来的研究应继续深入探索柔性扑翼的气动机理，并开发更加高效和精确的流固耦合模拟方法。

本文通过对仿生柔性扑翼无人机流固耦合研究的全面综述，为相关领域的研究人员提供了重要的参考和指导。文章不仅总结了当前的研究进展，还指出了未来的研究方向，具有重要的学术价值和工程应用意义。