自升式海洋平台桩腿结构是海洋平台及海上结构物的核心部件,其主要功能是支撑海平面以上的工作平台保证其正常工作。近年来,随着海洋油气资源开发由浅海向深海迈进,桩腿的长度也随着增长,相应的洋流流过桩腿时,作用于桩腿的面积也随着增大。在这一工作环境下绕流阻力成为保证海洋平台安全不可忽略的因素。因此,针对海洋平台桩腿绕流阻力的控制变得非常重要。由于桩腿结构可以近似为圆柱模型,因而对海洋平台桩腿绕流减阻的研究就简化为对圆柱绕流减阻的研究。V沟槽结构表面起源于仿生学中对鲨鱼表皮组织的研究,研究发现该结构在一定的流场作用下,沟槽底部会产生流动的漩涡,沟槽底部产生的漩涡类似于“滚动轴承”,减小了流体与结构物表面的摩擦阻力,改变了近壁面处的流体特性。本文将V沟槽结构应用于海洋平台桩腿表面研究其减阻特性。主要工作如下:首先,运用雷诺相似原理对海洋平台桩腿结构进行结构简化,并运用单因素变量分析法对不同沟槽参数的阻力系数、升力系数、斯特劳哈尔数进行分析。结果表明:沟槽深度对圆柱绕流减阻效果的影响最大,当沟槽列数为16列,沟槽角度为60°,沟槽深度为0.035D时减阻效果最好,相较于光滑圆柱表面阻力系数减小了34.43%;沟槽角度对漩涡脱落频率的影响最大,随着沟槽角度的增加阻力系数先减小后增大,而随着沟槽数量的增加,阻力系数、升力系数均呈现出逐渐减小的趋势。其次,通过对不同沟槽深度下圆柱绕流的升力系数、阻力系数和升力功率谱密度,以及尾流场的速度分布、压力分布、涡量分布的分析,研究V沟槽结构的减阻机理。研究发现:升力功率谱密度与圆柱受到的流体力随着沟槽深度的增加均呈现减小的趋势,尾流漩涡的脱落形式也随着沟槽深度的增加发生改变,沟槽深度越大,尾流出现越多的小漩涡,同时漩涡携带的能量也随沟槽深度的增加而减小;沟槽结构能够改变尾流区速度分布,随着沟槽深度的增加尾流速度能够更快的恢复到来流速度大小;对于壁面压力分布的分析表明,沟槽结构能够改变圆柱前后缘受到的压力差,随着沟槽深度的增加圆柱前后缘的压力差逐渐减小;沟槽结构能够改变漩涡交替脱落的状态,使得尾流漩涡变得不稳定。最后,对试验条件下的流场速度分布云图进行分析,证明了V沟槽结构表面的减阻性能,并通过对比试验和仿真得到的时均速度分布图,验证了数值模拟的正确性;对不同雷诺数下V沟槽结构表面圆柱绕流减阻性能进行试验研究,结果表明:沟槽结构在雷诺数较小时减阻效果更明显。