本文以低速大扭矩海水马达为研究对象,为了改善其使用性能,采用在马达配流盘上加工凹坑型仿生非光滑表面的设计方法。仿生非光滑表面的设计理念为在摩擦系统中引入可控的微结构单元,对微结构单元中各种可变参数进行调控是改善配流副摩擦磨损状况的有效途径。对仿生非光滑表面在配流副摩擦系统中的影响因素、作用机理的研究,其结果可以用于优化配流副性能。海水马达配流副起配流和支承的作用,工作过程中难免会有摩擦和内泄漏的发生。为了平衡摩擦和泄漏,选择不同的配流结构可以形成不同的配流副摩擦类型。仿生非光滑表面对不同摩擦系统的影响不同,因此分别对具有仿生非光滑表面的剩余压紧力型配流副和静压支承型配流副做了分析研究。在剩余压紧力型配流副上,忽略仿生凹坑对接触面光滑区域的润滑影响和配流过程的影响,着重分析仿生凹坑中流体的动压支承效果。以凹坑动压承载性能为指标进行了关于凹坑参数和马达工况的优化,得到了能在马达剩余压紧力型配流副间产生较好动压支承效果的非光滑表面设计方案。在润滑流场分析的基础上,对具有仿生非光滑表面的剩余压紧力型配流副进行摩擦磨损试验研究,试验验证了仿生非光滑表面具有抗磨减阻的作用,并探索了摩擦过程中造成磨损行为的机理。通过试验研究,证明了磨粒磨损机理的存在。因此,对仿生凹坑的存储磨屑能力做了研究,基于离散相模型仿真分析了仿生凹坑中颗粒运动轨迹、浓度分布的影响因素,优选出了适合在剩余压紧力型配流副间存储磨屑的凹坑类型。对于静压支承型配流副,由于流体支承润滑膜的存在,配流副间光滑接触部分的润滑流场和配流过程不可忽略,并需要分析流场的动态特性。采用CFD中的动网格技术,分析了流场的瞬态特征以及海水马达在工作时配流副流场的变化情况。本文还对不同分布形式的仿生非光滑表面静压支承型配流副流场进行了仿真分析,并优选出了合适的设计方案。