导线覆冰的机理性研究仍是国内外亟待解决的技术难题。导线覆冰涉及流体力学、热力学、电磁学以及动力学等多领域学科知识,虽然目前对于雾凇覆冰的增长规律有较多研究成果,但覆冰湿增长表面热平衡的微观物理过程和相关数学物理模型还没有得到实质性的进展。本文从流体力学角度出发,建立了包含过冷却水滴运动特性和热力学平衡在内的覆冰形态时变模型。该模型对导线覆冰过程的微观机理进行了研究,可进一步为导线扭转和舞动的空气动力分析提供相关数据,对导线覆冰预测具有一定的理论和工程应用价值。本文对导线覆冰数值模拟的三个基本步骤(空气流场计算、过冷却水滴运动与撞击特性计算、热力学平衡方程以及覆冰形态计算)分别展开研究。首先建立导线风洞模型,通过流体力学软件FLUENT对导线覆冰前后的空气流场进行分析,并导出壁面静压和空气速度流场等数据;根据拉格朗日法建立空气中过冷却水滴的运动方程,利用四阶Runge-Kutta法求解水滴运动轨迹,进而得到水滴在物体表面的局部撞击系数,同时对水滴的撞击特性进行验证,并在单尺寸水滴撞击特性的基础上引入水滴多尺寸分布的局部撞击系数计算方法;基于改进的Messinger热力学模型建立质量平衡和能量平衡方程,采用迭代技术得出关键参数冻结系数f和平衡温度Ts,从而求解覆冰质量mso,最后根据Macklin密度公式实现了不同时间步长的导线覆冰形态计算。采用固定变量法对不同环境温度、风速、水滴中值直径MVD、液态水含量LWC和导线直径下的导线覆冰进行模拟计算,研究不同因素对导线覆冰类型和形态的影响。最后,本文针对三种不同温度下的典型工况进行圆柱覆冰试验,并与同工况下水滴单、多尺寸分布的覆冰模型计算结果进行对比,结果显示:水滴多尺寸分布根据真实情况考虑了不同尺寸水滴的影响,局部撞击系数和覆冰范围更接近实际情况,因此其冰形结果比水滴单尺寸分布计算模型更接近试验数据;模型在干、湿增长下的覆冰区域、厚度和形态总体上均能与试验结果较好地吻合,显示了良好的预测性能,验证了模型的有效性。