随着不可再生资源的紧缺,高效利用资源已经成为人类不断追求的目标。在交通运输领域,节能减阻已经成为降低能耗的关键。本文结合对蜻蜓体表柔弹性绒毛的生理结构和表面特性的研究,设计了柔弹性绒毛表面,通过正交试验的方法探究绒毛表面的减阻特性,并以光滑表面为参考表面,利用双向流固耦合的模拟方法探究绒毛表面的减阻机理。首先对蜻蜓体表的形貌参数进行测量分析,选取绒毛分布最为规则的胸腔背板为主要研究区域,测量此区域绒毛的几何尺寸和杨氏模量,基于观测的结果及正交试验的设计方法,建立16组柔弹性绒毛表面的简化模型。通过对16组简化模型进行双向流固耦合的数值模拟表明:绒毛长度对柔弹性绒毛表面的减阻效果最为显著,其次是绒毛间距、来流速度和绒毛直径,并优化出柔弹性绒毛表面减阻效果最优的参数组合,即绒毛长度为200μm,间距为110μm,来流速度为15m/s,直径为2.5μm,减阻效果最好,最大减阻率达到12.428%。以光滑表面为参考表面分析绒毛表面对近壁区流动特性的影响,结果表明:由于柔弹性绒毛的堆积和阻滞作用,使得气流在此区域聚集,增加了流体边界层的厚度;此外绒毛附近存在低速运动的涡旋,该涡旋抑制了湍流“上扬”,因此湍流猝发的次数和强度大大减小;并且绒毛还可以削弱气流对边界层的冲击作用,减小剪切应力,使得粘性阻力下降,虽然绒毛结构会增加压差阻力,但是增加的压差阻力小于下降的粘性阻力,因此整体的阻力呈现下降趋势。最后利用逆向工程技术和静电植绒技术加工光滑模型和柔弹性绒毛模型,并搭建一套完整的测试系统,在低速直流式风洞中对两种模型进行气动特性测试,试验结果表明不同风速下柔弹性绒毛模型比光滑模型产生的阻力值都小,验证了数值模拟的正确性。