21世纪能源危机日益严峻,节约能耗、发展新型节能交通工具成为了人们越来越关注的研究方向。油漆作为一种保护、装饰性化学混合物涂层,被广泛应用于汽车工业、农业机械、航天工程等领域。在保护基体材料的完整性的前提下,在油漆表面织构微结构,能减少运输工具表面阻力,实现节约能源、减小污染的目的。本研究将激光微加工技术用于喷漆表面织构化制备,实现漆层减阻功能表面的大面积、高效、低成本加工方案,为未来汽车、轨道交通工具和飞机等节能减阻提供技术支持。主要工作如下:1.微结构减阻模拟及分析。分析了湍流边界层流动机制,通过Fluent软件模拟研究了周期、深度参数对微沟槽结构阻力的影响,分析了不同微沟槽结构的减阻效果及其特征尺寸对减阻效果的影响规律。模拟结果表明,增加微沟槽的周期与深度,减阻率均呈现出先增大后减小的变化趋势,在风速为33.3m/s的条件下,当沟槽周期为300μm、深度为20μm、宽度为80μm时,最大减阻率达到6.50%。2.加工参数对微结构的影响。研究了激光与油漆作用机理,对比分析了不同波长的10.6μm CO2激光和1064nm光纤激光的激光加工功率、扫描次数和扫描速度等参数对油漆表面微结构的影响。结果表明,1064nm光纤激光对油漆表面织构化具有较好的可控性和重复性。局部熔融与气化所产生的膨胀破裂导致沟槽内部微结构变得粗糙。此外,进一步提出了自由曲面仿生减阻微结构的大面积高效加工方案,为未来汽车、轨道交通工具和飞机等节能减阻提供了一种新的策略。3.性能测试及分析。采用风洞对油漆表面微结构样件进行吹风试验,验证了激光织构油漆表面微结构减阻的可行性。分析了周期对微结构表面减阻性能的影响,随着微沟槽结构的周期从250μm增加到400μm,减阻率呈现出先增大后减小的变化趋势,当风速为33.3m/s时,在周期为300μm处得到最大减阻率7.21%。建立模型分析了微沟槽减阻机制,提出“双极串联空气轴承”模型揭示了微沟槽结构实测减阻率与理论计算之间的差异。最后研究了油漆表面微沟槽结构的润湿性与耐久性,为研究多功能减阻油漆表面提供了参考。