滑翔作为一种高效、节能的无动力飞行方式，在自然界中广泛存在。更好地理解生物滑翔的机理，对于人造航行器的设计及性能提升具有重要意义。典型的滑翔生物主要依靠翅膀、附肢或翼膜等生理结构，使其具有较大的展弦比，产生足够的升力支持体重，以获得较好的滑翔性能。而飞蛇作为一种特殊的滑翔生物，能够仅依靠细长形身体及独特的低频高幅运动，实现高效滑翔。探索飞蛇高性能滑翔的空气动力学机制，对滑翔航行器的性能优化具有重要的参考价值。

     受飞蛇滑翔运动的启发，本文对仿飞蛇滑翔平板的空气动力学性能进行了系统的研究，以无厚度平板作为简化模型，通过数值求解三维不可压缩流动的Navier-Stokes方程，着重考察仿飞蛇平板的翼平面形状及展向波动对其空气动力学性能的影响，分析其高升力产生的机制，主要成果包含以下三个方面：

1.   改进数值方法，降低了浸入边界方法的穿透和滑移误差。在基于直接力浸入边界方法与投影方法的三维不可压缩流体并行求解程序的基础之上，为解决原有程序在边界处存在穿透和滑移误差的问题，引入体积力修正的方法。经验证，改进后的方法可显著地减小由于等效体积力显式处理引起的边界误差。

2.   发现了仿飞蛇滑翔平板空气动力学性能随翼平面形状的变化规律。以静止的无厚度平板为研究模型，分析翼平面形状对平板空气动力学性能的影响，并通过流场特征分析其高升力机制。结果表明，在不同攻角下，相对于极小展弦比的矩形平板，各类具有相同面积和长宽比的弯曲平板均可实现整体滑翔性能的显著提升，其中升力系数的提升最为明显，其主要原因在于前缘长度(最大展向宽度)的增加。前缘长度的增加扩大了前缘涡结构的覆盖范围，使平板上表面低压区的面积显著增加，从而引起升力的大幅提升。

3.   发现了展向波动提升仿飞蛇滑翔平板空气动力学性能的机制。以展向波动平板为研究模型，对比了具有相同翼平面形状的静止平板及仿飞蛇波动平板的空气动力学系数，并通过流场结构和简化升力公式定性、定量分析其高升力机制。本文发现，展向波动可大幅提升平板的空气动力学性能。展向波动使前缘涡结构贴近平板上表面，增强上表面低压区的覆盖面积与强度，提升前缘涡对升力产生的贡献。此外，本文分析了波动特征参数(波长、频率)对仿飞蛇波动平板空气动力学性能的影响。结果表明，在当前参数范围内，增大波动频率可显著提升平板平均升力系数和升阻比；但展向波动平板的空气动力学系数对波长并不敏感。

     本文所得结果有助于理解飞蛇高性能滑翔的空气动力学机理，并且对小展弦比条件下人造滑翔航行器的优化设计具有指导意义。