表面摩擦阻力在航空、航海及运输等领域广泛存在,是飞机、船只、高速列车、潜艇及鱼雷等与黏性流体接触物体的主要能耗来源。探求减阻新方法、开发减阻新技术一直是各国政府优先发展的领域,具有重要的工程实际意义。近年来,各种减阻方法不断涌现,其中通过控制湍流边界层的拟序结构实现减阻的仿生流动控制方法,因其方便、环保、高效等优点受到学术界及军工部门的广泛关注。国内外研究者开展了大量的仿生微沟槽减阻,通过模型均能取得较好的减阻效果,但在实际应用过程中却不够显著。本文以短鳍灰鲭鲨为仿生模本,通过探索鲨鱼皮特征部位鳞片参数与周围流场之间的关系规律,为湍流构件减阻提供设计策略。在此基础之上,构建沟槽平板湍流减阻数值模拟方法,研究仿生沟槽表面减阻规律,揭示其减阻机理。利用喷涂的方式,在风扇叶片吸力面按需快速制备具有减阻效果的微凹坑或微沟槽结构表面,并进行气动性能测试,主要研究工作如下:（1）短鳍灰鲭鲨鳞片分布规律定量分析以短鳍灰鲭鲨为研究对象,对鲨鱼皮特征部位鳞片采样,通过超景深和扫描电镜表征鳞片的形态、尺寸及分布规律。鲨鱼体表鳞片参数存在差异,迎水流区域,鳞片表面光滑而扁平,肋条深度与宽度的比值RD/RS约为0,鳞片密度较小。受水流干扰较小的区域,鳞片表面具有三条纵向肋条构成的沟槽结构,且在鱼鳍后缘鳞片肋条的RD/RS较大,鳞片密度较大。鲨鱼身体的肋条RD/RS由前区、中区到后区逐渐增大,分别为0.05～0.17、0.08～0.23、0.32～0.33。（2）短鳍灰鲭鲨周围流场与鳞片参数的关系规律分析基于鲨鱼皮典型部位鳞片的分布特征,探讨其与鲨鱼周围流场之间的关系规律。应用逆向工程技术获取巡游姿态下的短鳍灰鲭鲨三维模型,利用Ansys Fluent软件计算光滑鲨鱼模型0°攻角时的流场。结果表明,迎水流的区域,体表具有较高的压力,流场为层流状态,鳞片密度较低,表面较光滑。受水流影响较小的区域,体表的压力相对较低,流场为过渡流或湍流状态,鳞片密度较高,表面具有沟槽状结构。鲨鱼体鳞片肋条的走势顺流线方向。第一背鳍、尾鳍、胸鳍及鱼体的肋条RD/RS和湍流强度沿前缘、中间、后缘逐渐增加。（3）建立沟槽平板湍流减阻数值模拟方法基于鲨鱼皮表面具有微沟槽的鳞片多数处于湍流区域,构建受鲨鱼皮启发的三角形沟槽平板仿真模型,利用Open FOAM开源软件,建立沟槽平板通道流湍流状态下的数值模拟研究方法,并验证微沟槽结构在层流状态下增阻,在湍流状态下减阻。由于微沟槽结构尺度较小,计算模型总网格数量极大,采用分层细化的方法对计算模型网格进行离散,降低对计算资源的需求。分析入口处交错分布立方柱的尺寸、排布规律及来流速度对沟槽平板通道流内部流场的影响,具有两排交错分布的扰流立方柱（排与排距离为3.0mm）,且其长宽高及柱与柱之间的距离为0.50mm时,满足流场计算要求。为获得计算模型内稳定的流场,选择截面x=0.04m和x=0.08m之间的区域,保证减阻性能分析的准确性。（4）仿生微沟槽表面减阻规律及减阻机理根据微沟槽结构在湍流状态下具有减阻功能,运用二次正交旋转设计方法建立光滑表面和沟槽表面通道流数值模型计算方案,给出微沟槽结构表面的减阻率DR与沟槽高度h、宽度s及来流速度U之间的函数关系。不同来流速度下,具有减阻效果的沟槽尺度各不相同。在速度范围为5～100m/s时,来流速度越大,沟槽的高度和宽度尺度越小。当沟槽的无量纲高度和无量纲宽度满足8.50≤h+≤29.75,8.50≤s+≤29.75时,沟槽结构表面才具有减阻功能,当h+=s+=25.29时,沟槽的减阻率最大。在摩擦雷诺数Reτ为85,258,443,599,695工况下,研究沟槽平板内部流场,揭示沟槽结构表面减阻机理。与光滑平板相比,沟槽内部及其附近的剪切应力较小,即黏性阻力较小。沟槽结构均减小了三个方向的脉动速度值,表明壁面附近的湍流得到了抑制,湍流强度降低。（5）仿生风扇叶片气动性能试验基于仿生微沟槽表面对平板的减阻规律,确定了具有减阻效果的仿生风扇叶片表面微结构尺寸。设计并制作了具有高精度、快速喷涂试验台,开展叶片吸力面微结构制备试验,并利用超景深完成了仿生微结构涂层的表征,微凹坑深度h为0.089～0.105mm,宽度s为0.119～0.298mm,微沟槽的高度和宽度为0.30mm,满足微结构尺寸的设计。通过对原型和仿生风扇的气动性能测试,表明具有微结构的仿生风扇叶片提高了风扇的气动性能,实现了减阻增效的作用。