鱼类灵活高效的游动能力一直是人们致力模仿的对象，其卓越的游动性能也一直是人们致力研究的重要课题，目前，仿生拍动翼和摆动尾鳍推进的水动力性能研究已经取得了很多有价值的成果。虽然人们已经研制了多种基于生物原型的仿生机器鱼，但是鱼利用胸鳍的运动和变形来产生推力、控制姿态使其稳定运动的过程涉及到许多的生物学力学的基础问题，因此目前所研制的样机性能与真实鱼类相比，在机动性、推进效率等方面还存在差距。
　　目前，在仿生胸鳍运动的研究领域，多为对刚性胸鳍的运动进行分析，对柔性变形的分析，则大多基于假定柔性变形模式的探究，对于实际柔性变形给胸鳍推进产生的影响还远没有被理解。由于活鱼在实验中不能很好地配合科研人员的意图，实验可重复性差，难以进行系统的参数化研究，真实胸鳍实验存在局限性。需通过流固耦合(FSI)研究才有望揭示真实合理的柔性胸鳍推进机理，并且目前利用PIV实验研究和流固耦合研究相结合分析柔性胸鳍优越性能机理的研究较少，故将此作为本文研究的重点。
　　串列拍动翼之间流体动力干扰的分析相对较多，且普遍集中于刚性多翼系统，有关三维并列拍动翼之间力的相互作用的研究比较少，并且对柔性翼变形规律的研究还存在局限性。针对这一现状，本文进行了三维并列柔性翼推进性能的参数化研究，具体包括柔性变形参数、运动学参数和双翼布局参数的详细影响分析及与单翼情况的比较，并探讨了柔性翼的三维尾涡结构与水动力的关系。
　　本文设计了柔性胸鳍的水动力及尾流场同步测量实验，系统地开展了柔性胸鳍推进性能的参数化分析，并与FSI计算相印证，探明不同刚度胸鳍的复杂水动力特性，通过PIV测量获得了胸鳍尾流场在系列切片上空间与时间序列的涡量云图，并用FSI方法模拟压力分布细节，探索柔性胸鳍的推进机理。
　　针对水池的随动PIV系统只能进行胸鳍尾流场流向切片测量的情况，设计了辅助机构以实现PIV对于尾流场两个相互垂直方向系列截面的测量，同时实现了胸鳍在低雷诺数下的运动，并利用自主开发的实验控制程序控制胸鳍的非定常运动，同时测量其所受的水动力与流场，最终建成仿胸鳍推进系统的水动力及尾流场同步测量实验装置。
　　为研究不同材料、被动变形柔性胸鳍的水动力性能，以胸鳍水动力直接测量与FSI数值模拟获取不同柔性胸鳍的水动力以及相关推进作用强度，进一步分析了主要运动参数在柔性胸鳍推进性能层面表现出来的影响力，通过仿真实验，获悉推进的最优相位差，对拍动翼和尾鳍推进存在显著不同的最优斯特劳哈尔数（St)有了更进一步的认知，并建立实验中各材料胸鳍的平均推力系数和推进效率图谱，为高性能仿生柔性胸鳍的设计提供参考依据。
　　针对活鱼胸鳍实验存在局限性，且其成果不易在现有机械和材料条件下发挥实际作用的现状，利用PIV系统获得了仿生胸鳍尾流场的展向涡和流向涡分布，分析了St和相位差对流场涡结构的影响，并结合FSI计算结果和水动力性能数据，构建了柔性胸鳍推进机理分析体系，分析其尾涡结构—压力分布—水动力性能，阐述了三者之间的相互关系与内在机制，研究成果的应用能够缩小仿生机器鱼与生物原型之间游动性能的差距。