沟槽表面对湍流减阻的影响具有重要的研究价值,因其只单纯改变湍流流动特性,且低能耗和高效率而持续受到关注。本文利用数值模拟软件,以三维沟槽面为分析对象,通过对沟槽表面进行数值模拟计算,分析沟槽面减阻机理。壁湍流中能量损失主要由流体微团中变形运动与旋转运动共同组成。文章首先从沟槽面对变形运动影响入手,研究其对壁面上黏性阻力、压差阻力和切应力在沟槽平板表面的分布规律的影响。然后,为进一步探索减阻机理,以湍流中涡结构为出发点,研究沟槽结构对壁湍流中流体微团旋转运动的影响。结果表明沟槽结构导致了二次涡生成,有利于黏性阻力减小,但会导致压差阻力增加。其次由于沟槽内部存在旋涡结构,导致在近壁区一定范围内速度梯度较平板表面明显减小,致使流速层之间切应力减小。涡量的大小与速度梯度有着直接的关系,沟槽表面相比较于平板表面,近壁区法向距离相同段内速度梯度变小,导致涡量明显减少。这是由于剪切层作用的减弱,涡管的拉伸程度在沟槽平板表面近壁区明显降低,使得条带结构在黏性底层更加稳定不易破碎,减少了湍流猝发的频率。同时,沟槽面法向上较小的速度变化抑制了展向涡结构在法向方向的旋转,致使展向涡旋转强度减弱,在相同流动距离内,流向涡密度减小。采用熵分析方法从另一角度对沟槽表面的湍流减阻机理进行分析研究,考虑到流动中熵产主要来源,首先研究沟槽结构对湍动能和边界层内瞬时速度分布。然后,分别以粘性耗散和湍流耗散引起的熵产为分析点,研究沟槽结构对熵产值的大小与分布情况产生的影响规律。研究发现沟槽表面湍动能明显减小,空间分布的混乱性得到了抑制,同时其瞬时速度分布较平板表面更加接近于平均速度分布,速度脉动性减小。沟槽表面附近区域一定范围内,粘性耗散引起的熵产值明显降低且分布的不均匀性减小。同时由于沟槽结构的存在,湍流耗散引起的熵产在该区域分布的不均匀性也得到改善,但是其值的大小并未与粘性耗散引起的熵产一样而减小。在沟槽结构尖端的熵产较大,其在数值上大于流场中近壁区熵产数值一个数量级,且湍流耗散引起的熵产为主要的流动熵产。