任何在流体中运动的物体其表面一般处于湍流状态,在运行过程中一般需要克服来自流体的摩擦阻力、压差阻力,对于水下运动的物体,湍流流动在物体表面产生的摩擦阻力占据了物体运动阻力的绝大部分。通过对湍流边界层的控制实现壁面摩擦阻力的减小,不仅能提高物体的运动性能,还能减少能源消耗和碳排放量,具有重要的意义。本文结合湍流边界层的经典分层模型和拟序结构的相关理论,针对拟序结构的自维持循环过程进行控制,给出了基于压电致动器的行波减阻器结构设计以及各致动器产生流向行波的振动方程。然后,针对提出的减阻器结构设计,分析了压电振子的模态和瞬态形变,并建立了有限元的仿真模型,在流场中使用大涡模拟对减阻器产生流向行波减阻的过程进行了流固耦合仿真分析。分析得到了行波的振幅、波长和频率对减阻率的影响规律,根据仿真数据分析了流场中流向涡和条带的变化以及雷诺应力的分布规律,并使用POD模态分解的方法提取了湍流边界层近壁x-z平面内的相干结构,分析了各阶模态的能量及流向脉动速度云图的变化。研究发现在流向行波产生减阻效果时流向涡和近壁条带均有不同程度减弱,近壁大尺度相干结构所占能量有一定减小,同时当频率在1805Hz附近时流向行波在壁面附近诱导产生了展向分布的滚柱涡。最后,在仿真分析中具有较好减阻效果的波长λ=24mm,确定了合适的减阻器结构尺寸,加工制作了减阻器模型。在水洞中进行了PIV实验,研究了不同频率的流向行波对减阻的影响,分别测量了x-y、x-z平面内的流场数据,通过x-y平面内的平均速度剖面验证了实验数据的正确性,并根据对数区拟合斜率计算得到了壁面摩擦速度和壁面摩擦阻力的减阻率,其中200Hz时减阻率为10.59%,1800Hz时减阻率为17.69%,将实验中减阻率与仿真中的减阻率进行了对比,两者的结果基本相同,验证了仿真分析的正确性。对基于压电致动器产生流向行波减阻的机理进行了探究,分析了x-y平面内施加不同频率流向行波后的雷诺应力分布变化,发现在产生减阻效果时雷诺应力有不同程度减小。对x-z平面内的流向脉动速度做了POD模态分解以提取相干结构,对模态的变化进行了分析,规律与仿真结果相近。通过测力实验验证了通过压电致动器产生流向行波减阻的同时减小了总阻力。