上世纪70年代美国NASA兰利研究中心发现具有顺流向微小肋条的表面能有效降低壁面摩阻,突破了表面越光滑阻力越小的传统思想。此后,湍流减阻技术越来越多地应用在了各种工程设备中。各种换热设备中,人们往往需要取得更好的换热效果,于是出现了各种强化传热技术;但在传热强化的同时,由于换热面积的增加和各种扰动的影响,流体在换热设备中的流动阻力将大幅增加;当流动阻力的增加幅度大于强化传热的幅度时;可能不仅没有达到节能的目的,结果反而适得其反。由此,如何平衡流动阻力和对流换热正逐渐引起人们的广泛重视。本文根据湍流边界层的基本原理,通过对鲨鱼、中华鲟等高速鱼类表皮结构的简化,设计出叉排、顺排两种点坑阵表面,以此研究微尺度点坑结构表面对传热和流动阻力的影响,以及二者之间的相互关系。本文以无点坑结构的光滑平板作为参考对象,将不同排列方式的点坑表面与之进行对比研究。建立了三种物理模型,运用湍流k-ε标准湍流模型对所分析表面进行流动与传热特性的数值模拟。通过分析三种物理模型的速度、温度、压力和涡量等参数的变化规律,分析总结了点坑表面强化换热机理及湍流减阻效率。对参考平板和两种点坑表面强化传热和湍流减阻进行了综合评价,结果表明:当Re=12000时,顺排点坑结构表面与叉排点坑结构表面的综合评价指标达到最优,且叉排点坑结构表面的综合评价指标优于顺排点坑结构表面。最后本文对最优模型——Re=12000时的叉排点坑结构表面进行了大涡模拟,对其传热与流动的瞬态特性进行了研究;分析了速度场、温度场、压力场、涡量场等参数的瞬态变化规律;归纳总结了点坑结构表面的强化换热机理和对流动阻力的影响,为今后研究点坑结构表面对流场的影响提供了一定的依据。