减阻技术作为实现节能减排的一个重要技术手段,是非常具有竞争力的一项科学研究,同时也是各国的研究热点。大量试验研究表明鲨鱼皮具有优异的减阻性能,所以如何大面积、低成本、高效率地复制仿生鲨鱼皮并且能够控制其加工后的结构参数是这项研究的重点。本文提出一种高效、低成本、环保、结构可控的加工方法--基于中走丝数控线切割加工技术在钛合金表面加工仿生鲨鱼皮结构,研究内容与结论如下:1)阐述了中走丝线切割加工的原理和优势,结合国内外鲨鱼皮结构特征的研究现状,以鲨鱼皮样本为仿生原型,结合其参数来设计仿生鲨鱼皮结构。首先,通过电加工参数优化试验以及分析主要电加工参数对表面成型和表面质量的影响,确定合理的电加工参数为:脉宽34us、脉冲间距7、加工电流2A、进给速度80mm~2/min、切削液浓度10%;其次,选取三个因素对鲨鱼皮盾鳞结构进行设计,每个因素选取三个水平,研究不同结构参数对鲨鱼皮表面减阻效果的影响;最后,使用中走丝数控线切割机床结合所设计的专用夹具在钛合金表面进行加工,成功实现了仿生鲨鱼皮的加工。2)借助超景深电子显微镜、扫描电子显微镜、激光共聚焦、接触角测量仪等设备来表征所加工仿生鲨鱼皮表面的特性。结果表明所加工表面的形貌、润湿性、化学成分成等性能都发生了改变。结合现有理论,详细计算分析了表面润湿性改变的原因,证明了润湿状态为由C模型向W模型转变的过渡状态。此外通过稳定性试验证明了加工后的表面具有良好的化学稳定性和表面耐磨性。3)基于Fluent软件对光滑平板以及3种不同参数的仿生鲨鱼皮表面进行了减阻数值模拟。发现肋条型结构的存在改变了原有的流场流动状态,这是仿鲨鱼皮结构表面具有减阻效果的主要原因。4)搭建一套基于压差测阻法原理的宏观减阻试验台,实现了对钛、铝合金基底仿生鲨鱼皮表面的减阻性能测试。该试验台包括进水装置、宏观槽道、压力测量装置、流量测量装置。控制流动状态为层流,探究了仿生鲨鱼皮表面在不同雷诺数下的减阻效果。试验结果表明:相对于普通光滑表面,仿生鲨鱼皮表面具有良好的减阻效果,在层流状态下,减阻率可达14%左右。