随着能源短缺的日益加剧，节能降耗成为国家所关注的重要问题。管道运输中需要克服壁面摩擦阻力做功，摩擦阻力做功占到全部管道运输消耗70%以上，管道运输作为石油天然气运输的主要手段对国内乃至世界的能源消耗有重要影响，为此研究管道减阻的意义重大。
　　学者通过对自然现象的研究发现动植物的非光滑表面结构能够降低流体的摩擦阻力，通过对海豚、鲨鱼、荷叶表面的微结构分析，仿生出了一系列非光滑表面的减阻结构，这些结构与传统的光滑表面相比，表现出优越的减阻性能，非光滑表面减阻研究表现出巨大的研究前景。
　　本文基于前人的理论研究背景，以气流推动水面波纹形成的异形结构为代表，通过简化抽象提取得到一种特异型非光滑表面结构—一种大宽深比的类摆线结构。借助三维CAD软件完成结构造型设计后，以实际水流管道为根据建立CFD数值模型。为了提高计算效率，对比后选用八分之一管道作为计算模型，与理论摩擦系数值相比，模拟误差小于3%。通过设定实际工况下三种流速的仿真对比，对不同结构尺寸模型进行了仿真模拟。
　　为了研究不同结构尺寸下的减阻效能，使用正交分析法进行分析。最终得到随行波单元尺寸因素对全阻力影响的主次顺序为宽深比（宽度与深度之比）、深度、偏心比（偏心距与宽度之比），其中随着深度与宽深比的增加，减阻率先是增大然后降低，而偏心比对减阻率影响较小。结合极差与方差分析可以得到，深度与宽深比对减阻效能都起到了决定性的作用，在管道流速2.4m/s的情况下，最佳减阻尺寸为深度0.4mm，宽深比60，偏心比0.25得到最佳减阻率为7.98%。
　　为了进一步探究非光滑表面结构的减阻机理，通过分析其壁面切应力、湍流强度、湍动能、速度矢量等发现与光滑表面相比，非光滑表面的壁面边界层厚显著增大。在同等壁面高度下非光滑表面速度要小于光滑表面，低速流体滞留在波谷形成缓冲层，降低近壁面的速度梯度，从而降低摩擦阻力达到减阻效果。