通过自然界超疏水植物的启发,探究植物的浸润性及表面微结构,利用CFD数值模拟提取并优化表面结构,通过高速电火花线切割的方法获得易操控的稳定的超疏水仿生样件,为流体机械减阻和流体运输提供理论基础。本文选取的美人蕉叶、美人蕉花、狗尾草和三叶草四种植物进行研究测试,研究发现美人蕉叶、狗尾草、三叶草具有良好的超疏水效果。美人蕉表面结构为规则的网状结构,且表面布有凸包形态的结构,网状结构上附着有纳米级的微粒,构成微纳米复合结构,是影响超疏水性能的重要因素。狗尾草和美人蕉结构表面均表现为条纹状的微结构,狗尾草表现为长条纹,但条纹间间隔并不一致;美人蕉表面为间断式段条纹,但条纹间间隔基本一致。超疏水植物的表面结构为研究仿生超疏水样件提供了理论基础,为后续将超疏水表面运用到流体机械和流体运输上提供了重要的研究基础。利用CFD数值模拟再现液滴撞击超疏水结构表面的过程。将三种植物的表面结构优化成凸包结构和条纹结构,建立数学模型,通过ICEM前处理软件划分网格,导入FLUENT软件中选取VOF计算方法追踪固-液界面流动特性。利用CFD模拟优化的凸包结构和条纹结构具有良好的超疏水特性,液滴在起表面展现了低粘附性。CFD数值模拟为研究超疏水表面提供了有效的模拟手段,可以通过数值模拟来优化超疏水结构,将优化的结构通过机械加工复刻到金属表面,将超疏水表面成功的运用到实际生产生活领域。超疏水微结构的有效提取和分析之后,通过高速电火花线切割的方式将超疏水微结构复刻到铝合金表面,构建仿生超疏水样件表面。分别构建五组凸包结构和条纹结构仿生样件,并且通过电子扫面显微镜、接触角测量仪、高速相机平台、红外光谱仪对仿生样件的表面形貌、接触角、接触时间、化学组成进行分析。结果表明,仿生样件具有良好的超疏水效果,且接触角都处在150°到160°之间,接触时间都在10ms到15ms之间。仿生样件表面除了有提取优化的微米级凸包结构和条纹结构之外,表面还覆盖有氧化铝碎屑构成的微米级结构,两种结构构成了微纳米复合结构,是影响超疏水性能的主要因素。对比液滴撞击仿生样件和光滑样件表面的液滴表面形态变化,仿生样件由于表面低的粘附性,液滴可以顺利的从表面弹离,但光滑样件表面的液滴由于存在较大的粘性力,只能附着在样件表面。对比仿生样件实验和数值模拟分析,数值模拟的液滴铺展系数与仿生样件实验的铺展系数误差普遍在5%内,但接触时间两者之间存在一定偏差,并不影响液滴的撞击形态变化对比。CFD数值模拟可以作为仿生样件加工前步骤,通过计算机来验证结构的疏水性能之后再决定是否加工此类微结构的仿生样件,为超疏水的研究提供方便、快捷的有效手段。为了进一步将超疏水仿生样件应用于工程领域,本文继续测试了仿生样件在不同倾斜角度的浸润性。液滴分别撞击倾斜角度为30°、45°、60°仿生样件,对比相同角度的光滑样件表面,液滴撞击仿生样件表面之后,经过铺展、收缩之后都会弹离样件表面,而液滴撞击光滑样件表面之后,由于较大的粘性力,只能沿着向下的引力分量缓慢流动。液滴与固体表面的摩擦力随着接触角的增大而减小,超疏水表面能有效的减小流体机械阻力,提高流体机械的工作效率。