水泵被应用于工农业生产的各个领域,作为一种不可或缺的供能设备,不同泵类产品大量应用于各行各业。与此同时,消耗在泵类器械上的资源占比也逐年增高。而在水泵的耗能中有绝大部分的能量消耗在水泵叶轮的摩擦阻力上,因此如何减小水泵叶轮的摩擦阻力,提高水泵能量利用率,降低能耗,节约资源,对我国节能减排具有重要意义。非光滑表面减阻作为被动控制的减阻方式,设备运行过程中无需附加能量投入,依靠自身特有的非光滑表面便能达到减阻的目的,是一种高效节能的减阻方式。本文从仿生学角度出发,利用计算流体力学(CFD)的方法,选用水泵类机械设计的基础翼型—NACA0012翼型对非光滑表面的减阻机理进行数值计算研究。首先选用RNG k-ε湍流模型,以平板实验探究CFD计算的准确性。在多种雷诺数下,对V型、方型以及凸包型非光滑结构进行阻力筛选,实验表明V型非光滑结构对雷诺数变动适应性强,对壁面处湍流具有抑制作用,并表现出较好的减阻能力。选定V型非光滑结构进行NACA0012翼型非光滑表面减阻研究。根据NACA0012翼型的几何特点,划分前中后三个非光滑结构区,设定V型结构高度为h,开口尺寸为s,定义6种粗糙度分别为h=s=1/100L,h=s=1/200L,h=s=1/500L,h=s=1/1000L,h=s=1/1500L,h=s=1/2000L。计算结果表明在低雷诺数时,布置于翼型后段,粗糙度h=s=1/1500L的V型结构具有增加黏性底层厚度,降低壁面湍动能,有效抑制湍流猝发的作用。且减阻效果最佳,最大减阻7.4%。引入间隔尺寸d,构造一种类似于鲨鱼表皮几何构型的脊状结构,定义d=0,d=0.5s,d=s,d=1.5s,d=2s,d=2.5s,d=3s。通过数值计算发现,不同位置处的脊状结构在不同雷诺数下表现出不同的减阻效果,且粗糙度与间隔尺寸的搭配也呈现出非线性关系。从二次涡流角度解释了减阻机理,并发现脊状结构更适用于高雷诺数环境,且在较高雷诺数时出现的最优间隔尺寸增大现象对脊状结构的构造更为有利,可有效降低非光滑水泵叶片的加工成本。