航空工业是一个国家科学技术水平、国防工业实力和现代化水平的重要标志,被形象地称为“现代工业之花”。经过多年发展,我国航空工业已经形成了齐全的专业门类,以及相关科研、试验、生产配套体系,发展了不同类型及用途的飞机。作为远距离运输工具,飞机的飞行极其容易受沿途天气状况影响。飞机的积冰极易影响发动机的性能以及飞机的升力并导致紧急状况甚至事故。随着航空市场的横向发展,飞机开始呈现出多样化的防除冰需求;其中小型飞机市场的持续繁荣,使得电加热防除冰系统不再局限于直升机旋翼、空速管和驾驶室风挡等特殊部位的防护,正在广泛应用于农用飞机、无人机等小飞机领域并逐步探索在大飞机上运用的可能。而实现这一应用需要在电加热器布局与控制策略等方面进行更加深入且充分的研究,以达到降低防除冰系统能耗的目的。本文首先梳理了飞机积冰研究领域常用的Messiger结冰热力学模型,给出了用于计算空气流场的二维不可压N-S方程和Spalart-Allmaras湍流模型,以及空气-液滴混合物中液滴相的运动控制方程,为开展数值仿真研究低速空间翼型积冰确立了理论基础。在ANSYS FENSAP框架下以NACA0012翼型为研究对象,确定了合适的计算网格,确保仿真作业的准确性;探讨了来流速度、过冷水滴直径、飞行攻角和来流水含量等四个因素对翼型附近水滴收集系数分布和水滴收集系数分布的影响。研究结果显示水滴收集系数对水滴粒径最为敏感,其次是飞行攻角和飞行速度,而来流空气水含量对水滴收集系数分布几乎没有影响。在水滴收集系数的计算基础上,通过网格重构技术预测了实验条件下的积冰轮廓,并通过与实验数据对比检验了积冰仿真设置的准确性。基于该技术研究了来流速度、温度和水滴粒径对于NACA0012翼型表面积冰的影响,并计算了相应工况下电加热防除冰系统的负荷。研究发现对积冰负荷影响最大的三个因素依次为水滴直径、来流速度和来流温度;其中水滴粒径方面,积冰强度增加最快的区间是当水滴直径从20μm增加到35μm时,相同飞行距离情况下积冰质量的增加值接近3倍;来流速度方面,积冰强度增加最快的区间为25～50 m/s。