飞机在穿越云层飞行时，云层中的过冷水滴撞击到飞机表面，会发生结冰现象，飞机结冰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。飞机结冰是一个复杂的传热传质现象，涉及到流体力学、传热学以及空气动力学等多个领域，由于国内不具备冰风洞试验条件，飞机防/除冰系统设计中往往依赖于工程估算，本文采用数值模拟对飞机结冰现象进行了研究，这可以一定程度上弥补试验条件欠缺的不足，这方面的工作国内尚处于起步阶段。 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主要研究方法，着重介绍了飞机结冰数值模拟研究的发展状况；2）在对发生飞机结冰现象的飞行和气象条件分析的基础上，确定了采用基于压力的方法求解N-S方程来计算结冰时的空气流场，推导了贴体坐标系下同位网格上推广到可压缩流动的基于压力的SIMPLE算法，对流项采用高阶格式离散，为了更好的处理可压缩流动，把一种同时具有有界性和TVD特性的高阶格式推广到非均分网格使用，离散时界面密度采用高阶格式，提高了基于压力的方法捕捉间断的能力。通过算例对比研究，选用了适用于飞机结冰研究的湍流模型。3）对建立水滴运动方程的Euler型方法进行了研究，在合理的假设和简化的基础上，建立了适用于飞机结冰研究的空气/过冷水滴两相流控制方程。根据飞机结冰气象条件的特点，研究了方程的求解方法，提出了一种便捷稳定的求解方法。本文利用所提出的方法和编制的程序，在光滑以及结冰表面算例考核的基础上，研究了高阶格式、可压缩性、飞行和气象条件对水滴撞击特性的影响，对比了采用水滴平均直径和考虑水滴直径方分布的撞击特性的差异，并把计算结果与Lagrange方法的计算结果进行了对比。4）对结冰模型进行了研究。首先基于Messiger的思想建立了一种结冰模型，分析了模型的特点。同时针对该模型的缺点，进行了第二代结冰模型的研究，在分析国外早期试验数据的基础上，提出了一种分区的结冰模型，把结冰区域分为水膜结冰区和水珠结冰区，并对两个区域分别建立了结冰模型。本文所建立的结冰模型同时考虑了冰层内部的导热，可以进行防/除冰系统工作时具有融化界面时的计算。5)进行了在飞机结冰模拟中嵌入粗糙度影响的方法的研究，提出了一种基于湍流模型的结冰粗糙表面换热的处理方法，将文献中由试验数据到粗糙表面壁面率引入到两层壁面函数中使用，对该方法飞机结冰粗糙表面换热预测的能力进行了比较全面的考核对比，取得了满意的结果，并与目前广泛采用的边界层积分法的结果进行了对比分析。6）对结冰后边界的移动方法进行了改进，提出了一种基于基于多点数据平滑器和三次参数样条插值的边界移动和边界重构方法。7）利用本文提出的方法，开发了具有自主知识产权飞机结冰预测程序，系统地进行了机翼结冰的数值模拟，得到了不同气象条件下的冰形，并与公开发表的试验数据和计算结果进行了对比，验证了所采用的方法和编制的程序有效性。在通过数值计算得到了冰形的情况下，考察了结冰对机翼气动特性的影响，通过对比选择了合适的湍流模型，分析了不同类型的冰形对气动特性的影响。8）对本文的工作进行了总结，并提出了进一步研究的展望。