风洞系统是人工积污特性试验研究中最重要的实验设备。根据不同实验需求,通过人工控制模拟大气环境,以实现污秽微粒在绝缘子表面沉积研究和再现。能够模拟的自然环境包括风、雾、雨、粉尘、高压电等。风洞系统主要包括钢质风洞洞体、动力系统、监控系统、测量系统、软件系统、粉尘系统、喷雾系统、淋雨系统、加热烘干系统及相应的配套设备等,所有系统及配套设备均集成到统一的控制平台上。首先,本文根据风洞系统的技术要求,自行设计了直流低速风洞的气动轮廓以及蜂窝器、阻尼网、收缩曲线等内部结构,以风洞动力系统为中心展开研究。为了保证洞体内气流的稳定性,最终确定选用截面为六边形的蜂窝器,收缩曲线形状选择双三次收缩曲线;动力系统中风扇叶片为12片,止旋片叶片数为7片,止旋片叶片剖面形状为NACN对翼型。其次,根据人工积污系统自然积污环境模拟指标,分别对转盘系统、粉尘系统及淋雨系统进行结构设计;根据风洞测控系统的设计原理,确定测控系统的总体方案。然后,结合风洞系统的气动结构设计及试验段结构方案设计,对转盘系统进行刚度及强度校核,确定转盘系统的合理性。利用有限元分析软件MSC.Nastran,结合前后处理器MSC.Patran,对叶片、轮毂、整流罩及筒子的位移变形和应力进行了有限元分析,并对风扇系统的动力学特性进行分析。结果表明风扇系统受激振动频率远小于其固有频率,确定了风扇系统的安全可靠性。最后,研制了一套人工积污特性环境模拟的风洞系统,并对风洞系统进行了现场试验。从动压稳定性、动压场系数、试验段局部气流偏角、试验段紊流度及噪声等方面对风洞系统进行流场特性测试与分析,实验结果表明该风洞系统满足各项技术指标和试验需求。