基于工程仿生学研究的基本方法,利用理论分析、风洞试验和数值模拟对旋成体仿生非光滑表面流场控制减阻进行了研究。1)基于边界层理论和最优化方法,对生物表面信息进行简化、抽象,并结合工程实际建立了仿生非光滑表面的基本物理模型。2)运用现代试验优化理论与方法,对仿生非光滑表面进行了优化分析,得到了亚、跨音速下圆头旋成体和超音速下尖头旋成体的最优减阻表面,并通过试验分析证实仿生非光滑表面与生物非光滑表面一样具有多样性,避免了工程中使用单一非光滑形态减阻的限制。3)通过对仿生非光滑旋成体流场的数值模拟,阐述了仿生非光滑表面对旋成体边界层流场的控制行为,并结合风洞试验揭示了棱纹表面及凹坑表面的减阻机理。4)在凹坑表面用于复杂旋成体减阻研究的基础上,肯定仿生非光滑表面用于工程实际的可能性,提出更易于工程实现的凹环表面,并通过风洞试验及数值模拟,证实了减阻效果,分析了减阻原因。