海洋维系着诸多重大安全和发展利益,水下航行器则是维护国家海洋权益的重要装备。续航能力和航行速度是水下航行器重要的性能指标,因此减小航行阻力、提高航速对水下航行器具有重要的战略意义。在众多减阻技术中,柔性表面减阻是一种极具前景的减阻方式。本文基于柔性表面减阻技术和浮筏减振技术,构建了一种用于流体减阻的柔性蒙皮,基于惩罚浸入边界法对该柔性蒙皮进行了数值计算并分析了其减阻性能。本文主要进行了以下几个方面的工作:首先,根据柔性蒙皮流固耦合界面的大变形特点,以惩罚浸入边界法作为柔性蒙皮的流固耦合算法,结合数值稳定性设计了惩罚参数。对柔性蒙皮的流固耦合控制方程进行了时间和空间离散,对相互作用方程中的狄拉克函数进行了正则化近似。基于离散化的控制方程,完成了柔性蒙皮流固耦合的数值计算流程设计。其次,使用开源库IBAMR中的建模单元建立了微浮筏阵列柔性蒙皮的仿真模型,制定了柔性蒙皮的流固耦合数值计算与分析流程并创建了自定义求解器。结合仿真模型编写了阻力计算程序和后处理程序,配置了可视化分析工具Vis It,并通过案例验证了基于惩罚浸入边界法的流固耦合数值计算的有效性。然后,根据柔性蒙皮的仿真模型设定了计算域尺寸、初始条件、边界条件以及网格细化参数,通过无关性验证和独立性验证设定了合适的网格尺寸与时间步长。对柔性蒙皮结构进行了流固耦合数值计算和数据后处理,通过与刚性平板的阻力数据对比,验证了柔性蒙皮的减阻效果并分析了其减阻机理。最后,分析了流速和柔性蒙皮的结构参数对减阻效果的影响。研究结果表明,在数值模拟范围内,减小微浮筏单元的分布间距和外壁面的弹性模量、增大支撑刚度比和阻尼系数均有利于提升柔性蒙皮的减阻性能。在来流速度为1～15m/s时,柔性蒙皮具有减阻效果,且流速在1～8m/s时,相对减阻率随速度的增大而增大;当流速为8m/s左右时,相对减阻率达到最大值;流速在8～15m/s时,相对减阻率随流速的增大而降低。