飞机结冰是飞行安全中的重要问题,对飞行安全造成很大的危害,因此飞机结冰的研究历来受到世界各国的重视。当飞机穿越云层飞行时,存在于云层中的过冷水滴会撞击到飞机表面,发生结冰现象。飞机结冰是一个复杂的传热传质过程,涉及到流体力学、传热学、气象学等多个领域。由于国内实验条件的欠缺,飞机防除冰系统的设计往往依赖于工程估算。本文采用数值模拟的方法对翼型结冰过程进行了研究,得到了翼型表面水滴撞击特性,预测了翼型结冰外形,并分析了结冰对翼型气动特性的影响。本文的研究工作主要有以下几个方面:(1)简述了飞机结冰现象及其研究方法,着重介绍了飞机结冰数值模拟研究的发展过程;(2)发展了适合于飞机结冰等边界小变形的动弹网格方法;(3)采用Jameson中心格式求解二维可压缩N-S方程,时间推进为显式的五步Runge-Kutta格式,湍流模型为S-A一方程模型,并采用了当地时间步长、隐式残值光顺等加速收敛措施;(4)采用基于Lagrange法建立的水滴运动轨迹方程,给出了数值求解方法,并分析了翼型表面水滴撞击特性;(5)采用基于Messinger思想建立的结冰数学模型,采用边界层积分的方法计算对流换热系数;(6)数值模拟了NACA0012翼型典型飞行条件和气象条件下的结冰情况,并分析了结冰对翼型气动特性的影响;(7)对本文的工作进行了总结,并提出了进一步研究的展望。