船板是水稻插秧机的重要触泥部件之一,在水田泥水环境作业过程中,其与泥水相接触形成较大的滑行阻力,使得能源浪费严重,同时也降低了作业效率。可见,对于减小插秧机船板流体阻力的研究,具有重要的意义。本文在国家自然科学基金项目:插秧机船板底面鳞片形仿生微结构的减阻机理研究(51305282)的资助下,以草鱼鳞片表面微观结构作为生物原型,设计了具有鳞片型微结构的仿生表面,并分析其减阻特性。将这种微结构仿生应用到水稻插秧机的船板上,进一步研究了船板底面泥浆的流动摩擦学特性及其减阻性能。主要研究内容与结论如下:通过对鳞片微结构的观察分析,获得了鳞片单元体的形态、结构特征参数及整体分布规律,提取了各区域微观结构的主要尺寸。选取鳞片后区具有规则分布的微观结构作为生物原型,建立了具有鳞片型仿生表面的三维简化模型。通过对具有鳞片型微结构仿生表面的FLUENT模拟,分析了仿生表面的困水、漩涡等流体力学特性,并揭示了减阻机理。即:在微结构前表面附近形成了低速的涡漩,稳定了边界层内流体的运动,进而形成了低速稳定态的"困水"区域,起到了流体润滑的作用,形成了明显的减阻效果。仿生样件阻力拖拽试验结果表明:这种微结构在低速时具有较好的减阻效果,且随着来流速度的增加,减阻率呈现出降低的趋势。在v=0.66 m·s-1时,减阻效果最好,最大减阻率为2.805%。通过对仿生样件的FLUENT模拟及阻力拖拽试验研究,优化出鳞片微结构的最优参数组合,即鳞嵴高度为0.05mm,鳞嵴宽度为0.45 mm,相邻鳞嵴之间的距离为0.20 mm,来流速度为0.70 m·s-1。鳞嵴高度对仿生表面的减阻效果具有显著性的影响,而其它因素影响并不显著。通过正交试验获得了影响船板底面滑行阻力因素的主次顺序为船板样式>船板样件的配重>前进速度,得到的最优参数组合为前进速度v=0.4 m.s-1、配重为0.7 kg、仿生船板样件,此时减阻效果最佳,最大减阻率为22.90%。通过对仿生船板样件在泥浆介质中的Fluent模拟,获得了船板样件表面附近的泥浆压力及速度的分布情况,得到仿生船板样件的最佳减阻率为28.50%。本研究通过对插秧机船板表面微观结构的仿生减阻研究,改善了船板底面的摩檫学特性,实现减阻。该研究是结构仿生学在水田机械领域的拓展研究,也为在工程机械、农业机械、交通运输等领域的仿生减阻研究提供了参考。