鱼类游泳与鸟类/昆虫飞行的综述

这篇阐述性综述致力于鱼类游泳和鸟类/昆虫飞行。(i) 首先考虑一个浸没在静止流体中的细长柔性等宽带状板，通过沿板向远端传播波来向前游动的简单波动运动，以提供关于能量守恒的基本概念。然后将其推广到包括体宽和厚度的变化，以及从附属的背鳍、腹鳍和尾鳍脱落的涡流，以紧密模拟鱼类游泳，并为此提出了一个大振幅推进的非线性理论。(ii) 对于鸟类飞行，简要介绍了振荡刚性机翼的开创性研究，随后提出了一个针对形状和轨迹任意变化的柔性机翼的非线性非定常理论，并与实验进行了比较研究。(iii) 对于昆虫飞行，综述了在空气动力学理论和建模、计算方法和实验方面的最新进展，涉及前飞和悬停飞行，其中产生前缘涡以提供非定常高升力。(iv) 探讨了鱼类和鸟类提取固有流动能量以获得推进推力的前景。(v) 将力学和生物学原理结合起来，对动物运动代谢功率的推导中的能量学进行统一研究，从而得出一个令人惊讶的发现：游泳鱼类上的水动力粘性阻力主要与层流边界层有关，从而为 Gray (1936, 1968) 提出的鱼类游泳悖论提供了有效且合理的证据。