湍流是自然界和工程技术中普遍存在的一种流动状态，降低湍流阻力对节约能源、提高效率意义重大。沟槽面湍流减阻技术通过在壁面加工或粘敷适当尺度的细小沟槽，达到控制边界层流动结构继而实现减小表面阻力的目的，具有广阔的应用前景和发展空间。本文简要介绍了国内外沟槽面湍流减阻技术研究的最新进展和发展方向；在平板及沟槽面表面阻力实测的基础上，总结出影响沟槽面减阻效能的因素，为减阻沟槽面的设计优化提供了理论指导；对平板及分别具有减、增阻效能的沟槽面湍流边界层流场进行LDV测量，总结出减、增阻沟槽面边界层时均流场及湍动特征的变化规律；详细分析减阻沟槽表面边界层近壁区流动结构相对于平板的变化规律，获得了对沟槽面湍流减阻机理更深入的认识。 改进现有表面阻力测量系统对平板及多种不同截面几何形状的沟槽表面进行阻力测量。实验结果表明无量纲沟槽宽度与沟槽表面阻力特性有着密切的关系，适当的无量纲沟槽宽度可有效降低沟槽表面阻力；同时，减(或增)阻量的大小与沟槽面的几何形状有关，且具有尖锐槽峰的沟槽面减阻效果较好。其中，不同的无量纲沟槽宽度对应于不同的流动雷诺数，在一定流动雷诺数范围内实现减阻的沟槽表面，在较高或较低流动雷诺数范围内有增加表面阻力的趋势。 利用二维LDV系统分别对平板、减阻沟槽面和增阻沟槽面湍流边界层流场进行测试，详细分析了不同沟槽表面的沟槽和槽峰对湍流边界层流动特性的影响。沟槽面减阻(或增阻)率与粘性底层厚度的增幅(或减幅)具有相同的发展趋势，减阻沟槽面有使粘性底层增厚的趋势，而增阻沟槽面则使粘性底层厚度变薄；减阻沟槽面边界层近壁区中，平均湍流脉动强度降低，最大值发生位置较平板上抬；在增阻沟槽面上，湍流强度较平板显著增加，最大值发生高度较平板降低；减阻沟槽面上平均雷诺切应力水平较平板下降，雷诺切应力峰值位置较平板上抬；而增阻沟槽面上，雷诺切应力在整个边界层测量区域内有不同程度的增加，最大值发生位置无明显变化。 利用象限分析法集中考察减阻沟槽表面湍流边界层拟序结构相对于平板的变化规律。与平板相比较，减阻沟槽面上喷射及下扫的平均强度低于平板的，且槽上部区域两事件主导性发生交替的位置较平板上抬，说明沟槽的存在抑制了近壁湍动产生项；减阻沟槽面上雷诺切应力和湍动能的法向输运水平明显低于平板；考察平板及沟槽、槽峰上各象限脉动速度的平均夹角发现靠近沟槽处脉动速度夹角变小，说明低速条带向下游移动时伴随发生的向上抬升速度减缓，条带结构更加稳定；此外，沟槽上平均猝发周期较平板增大。 通过对沟槽表面阻力及湍流边界层流动特性进行详尽分析，结合减阻沟槽面湍流边界层流动结构的变化，对沟槽面湍流减阻机理有了更深入的认识。沟槽面实现湍流减阻主要通过以下两个途径：适当尺度和几何形状的沟槽而使得暴露于壁而高剪切流体中的浸润而积降低，从而降低壁而阻力；减阻沟槽而的尖锐槽峰与流向涡相互作用产生小的二次涡，二次涡的出现削弱了低速条带和流向涡对的展向流动，减小高低速流体之间的动量交换，增强了流动的稳定性，使得近壁湍流的猝发周期加长，湍流猝发位置升高，削弱了猝发过程因巨大动量交换而对壁面造成的冲击，实现减阻。