随着经济全球化的不断发展,船舶运输已成为最重要的物资运输渠道之一。而船舶在行驶过程中,其动力主要用于克服水流对壁面所引起的摩擦阻力。因此开展船舶减阻技术研究,提高能源利用效率,对实现“节能减排”、“绿色船舶”具有非常重要的意义。目前大多数学者主要通过仿生学对减阻技术进行研究,其中通过对海洋生物链上层,如鲨鱼、海豚、金枪鱼的学习,大多数学者对微沟槽壁面、超疏水涂层壁面、柔性壁面等单因素减阻技术进行了研究。而生物中的减阻方式主要是耦合减阻,例如海洋中高速游动的鲨鱼,其表皮为盾鳞结构,而在盾鳞的间隙处,鲨鱼会不断分泌粘液,其本质上为表面结构与减阻剂的耦合减阻。在沟槽与减阻剂耦合减阻领域,高雷诺数下微米级尺度（50～100μm）的探究较少,需对减阻机理进行更加深入的研究,探索不同因素下耦合减阻的有效范围。本文基于计算流体力学和粘弹性流体力学相关理论,对表面微沟槽减阻及添加剂减阻两种减阻方式开展了相关研究。首先建立了微沟槽表面减阻特性数值模型,计算了在不同工况下微米级沟槽的减阻效果,分析了沟槽表面流体的流动特性,探究了微沟槽表面的减阻机理,并讨论了沟槽无量纲尺寸、水流速度等因素对沟槽减阻效果的影响。同时通过UDF建立了粘弹性流体数值模型,计算了不同工况下粘弹性流体的减阻效果,探究了粘弹性流体三维流动的减阻机理。基于上述研究工作,进一步研究了微沟槽表面与减阻剂的耦合减阻机理,总结了耦合减阻的基本规律。研究得出:（1）随着雷诺数的增大,微沟槽结构的减阻率先增大再减小,在Re H=2.8×105,无量纲沟槽宽度S+=14.64时,此时具有最大减阻率19.11%。而在ReH=7.96×105,无量纲沟槽宽度S+=34.97时,此时则出现增阻效果6.89%。因为在合适的Re数下,微沟槽结构在纵向上会形成流体“滑移”,降低壁面与流体之间的摩擦阻力;而在高雷诺数下,形成更细小的涡旋结构时,涡旋会侵入到沟槽谷内,故会出现增阻效果。另外,沟槽结构的减阻效果还与沟槽尖端结构有关,尖端结构会阻碍展向涡的运动,提高了减阻效果。（2）在光滑平板与沟槽结构设置为粘弹性流体后,光滑平板的摩擦系数Cf随着Re数的增大而减小,在ReH=2.8×105时,摩擦系数Cf最小值为2.44×10-3;而沟槽结构的摩擦系数Cf随着Re数的增大呈现先减小后增大的趋势,在Re H=7×104时,摩擦系数Cf最小值为1.34×10-3。说明加入粘弹性流体后,减阻效果并不是随着雷诺数的增大而持续增长,而是需要在一定的雷诺数范围内,粘弹性流体才会起到减阻作用。（3）当设置为粘弹性流体后,虽然引入了弹性应力,但弹性应力数值较小,而原来的粘性应力大大降低,故总的壁面剪切应力水平有所下降。从涡结构角度考虑,主要认为粘弹性流体湍流减阻流动中的近壁面区域拟序结构的发生频率和强度大大降低,抑制了湍流条带的生成,从而减小了阻力。（4）在相同来流速度下,沟槽结构设置为粘弹性流体后,贴近沟槽壁面处的涡结构数量明显减少。沟槽结构的粘弹性流体减阻效果随s+的增长呈不断减小的趋势,在s+等于11.52时,减阻剂对沟槽减阻的强化作用最大,最高可将沟槽减阻率强化29.7%。本文针对微沟槽表面与添加剂的减阻技术进行了较为系统的研究,研究结果为水下仿生减阻技术的应用提供了数据支撑,对船舶减阻技术的应用与推广具有较好的指导意义,为实际工程应用奠定基础。