当物体在流体中运动时,会受到流体阻力的作用。由于流体阻力阻碍了运动的进行,运载工具要在流体中维持运动,就需要消耗大量能量去克服阻力做功。目前,随着社会的高度发展和不可再生能源的巨大消耗,人类面临着严峻的能源危机,同时化学能源所带来的环境问题也日趋严重,如何缓解能源危机并减少环境破坏引起了世界各国政府和学者的高度关注。减少运载工具在流体中的运行阻力,可以有效降低能源的损耗,对保护环境也有积极的作用,一直以来是国内外学者的研究重点。本文在现有湍流减阻技术的基础之上,结合柔性壁面和非光滑表面的减阻特性,提出柔性非光滑表面耦合气动减阻研究。根据不可压缩流体沿光滑平板的湍流边界层特性,选择球形凹坑结构,设计柔性非光滑表面结构;使用UG NX 8.5软件和参数化建模方法,构建柔性非光滑表面仿真模型的流体域和固体域3D模型;基于双向流固耦合仿真,在ANSYS Workbench中搭建数值模拟仿真体系,研究柔性非光滑表面的摩擦阻力特性;设计四水平五因素正交试验,分析不同水平不同因素对表面摩擦阻力和表面减阻效果的影响。双向流固耦合仿真结果和正交试验分析表明:在柔性非光滑表面的五个设计因素中,包括壁面材料、壁面厚度、凹坑直径、凹坑深度和雷诺数,对表面摩擦阻力影响最大的是凹坑深度和凹坑直径;且在因素设计范围之内,随着凹坑深度和凹坑直径的增大,表面摩擦减阻效果越好;正交试验中获得的表面摩擦减阻效果在2.3%～5.8%之间。设计了单因素试验研究壁面材料、壁面厚度和雷诺数对表面摩擦阻力的影响,在设计范围内的结果表明:材料的柔性越高,表面摩擦阻力越小;表面摩擦阻力也随壁面厚度的增大而减小;而且雷诺数越高,表面减阻效果越大。最后根据流场速度分布、湍动能分析、壁面剪应力分析和变形分析,研究柔性非光滑表面的减阻机理。