本文对游泳运动优化开展了实验测量、数值模拟和理论推导三方面的研究工作,具体内容包括:针对游泳运动中动态阻力直接测量的困难,研究并设计了一套间接测量—附加小扰阻法测量系统,该系统还可作为游泳训练设备使用。测量时,记录施加运动员附加小扰阻前、后两次全力游进时的平均速度;利用测力传感器和磁带记录仪记录游进过程中附加小阻力的动态变化过程,然后对此模拟信号进行计算机采样和功率谱估计,分析了信号的频率和幅值变化特征,并指出了其变化频率与划水频率的关系。结合现场录像资料进一步研究,提出了描述动态阻力变化过程的经验公式。计算了运动员以最大速度游进时的平均动态阻力的大小。鉴于游泳过程中人体静态阻力的研究一直以来都是以实验方式进行,本文根据中国人体参数库建立了人体的简化几何模型,并利用流行的商业软件Fluent对运动员在入水后滑行阶段时所受到的静态阻力大小进行了数值模拟。模拟的结果与前人实验结果相比,变化趋势吻合得较好。分析还表明静态阻力系数呈现双曲线变化特征,即随着速度的增大而单调减小,最终趋近于一个稳态值。为了探讨划水时五指张开角度的大小及划水攻角大小的对划水推进力大小的影响,论文对不同五指张角、不同划水速度、不同攻角下的阻力和阻力系数进行了数值研究。结果表明在通常游进速度下五指张开越大,产生推进阻力越小,因此建议划水时五指应当自然并拢,同时大攻角划水。通过分析短距离竞技游泳运动的特点,建立了其动力学模型和能量转换模型,在一系列合理假设和约束的前提条件下,运用最优控制理论对给定时间内的路程问题进行了最优化分析,结合第27届奥运会冠军记录和前人实验结果推导出了推进力的最优解,提出了“三段”式最优速度分配策略,与实际情况符合较好。