表面浸润性是固体表面重要特性之一,通常采用液滴在表面的接触角大小来衡量,当表面接触角大于150°时,该表面被称为超疏水表面。研究表明,材料的表面能与表面结构是影响表观接触角大小的重要因素,单纯通过改变表面能可获得光滑表面接触角的极限是120°,因此表面微细粗糙结构是获得超疏水表面的关键。随着微纳米科技的发展,超疏水表面的可控加工成为可能,由于其广阔的应用前景,超疏水表面的浸润性及其应用成为研究的热点。本文采用表面刻蚀,化学涂覆等方法加工了多种不同表面形态、尺寸的微纳米结构超疏水表面,分别在水下承压、蒸汽凝结等特殊条件下研究了其表面浸润性。在水下承压实验中,通过考察破坏表面浸润性的临界接触角,得出表面微结构的间隙尺寸是决定其承压能力的关键,一重纳米结构表面的承压能力要优于二重结构表面,更优于一重微米结构表面。在蒸汽凝结实验中,发现了不同于Wenzel、Cassie模型的第三种表面液滴形态,并归纳了其表面接触角的预测方程,认为冷凝液滴内的特殊接触线是第三种状态的存在标志,也是其动态疏水性能丧失的根本原因。针对超疏水表面在流动减阻方面的应用,本文分别采用统观模型(k-ε模型)和细观模型(LES模型)对超疏水表面的流动做了数值模拟,分析其减阻机理及规律。在统观模型下研究了不同雷诺数、管径、气液接触面积比、表面微结构形态等对流动减阻效果的影响,得出在湍流条件下,考察超疏水表面的减阻效果存在一个临界雷诺数,在大于此雷诺数时,超疏水表面才能表现出减阻的效果,此后随着雷诺数的增大减阻效果越明显;在相同雷诺数的情况下,管径的增大对超疏水表面的减阻性能有负面影响;流向微结构的减阻效果要明显优于展向微结构。在细观模型下,采用大涡模拟的动态亚格子应力方法,通过湍流转捩位置及边界层拟序结构的考察,分析了湍流减阻机理,认为超疏水表面并不能造成湍流转捩位置的明显变化,而在湍流边界层拟序结构中发现的二次涡是造成湍流减阻的重要原因。