飞机穿越含有大量过冷水滴的云层时,会与过冷水滴发生碰撞,发生撞击的部位可能会发生冰层的累积,这一现象被称作飞机结冰。研究发现,飞机发动机结冰造成的恶劣影响要远大于其他迎风部件。发动机流道中的冰会使发动机的推力减小,恶化发动机流路,降低了进气道的效率,由此可能产生发动机的失速、喘振等危险,严重影响飞机安全。因此,对航空发动机进气部件进行结冰研究具有重要的意义。大涵道比涡扇发动机作为动力的飞机穿越含有过冷水滴的云层时会在旋转风扇叶片上发生结冰现象。由于涡扇发动机风扇叶片周围的流场复杂,同时高速旋转,导致对过冷水滴的撞击范围、水撞击量以及准确结冰冰型预测的难度大,具有挑战性。近年来对涡扇发动机风扇叶片的水滴撞击及结冰研究开展得还很不细致,因此对涡扇发动机风扇叶片在结冰气象条件下的水滴撞击特性及可能的结冰情况进行研究是十分必要且具有意义的。以NASA跨声速转子Rotor67作为风扇叶片的物理模型,利用商业CFD软件作为平台,本文完成了跨声速风扇三维及准三维流场计算。在流场计算的基础上,通过嵌套相关UDF代码的方式,采用欧拉法数值求解了在绝对以及相对坐标系下描述的水滴相的控制方程,研究了风扇叶片通道内水滴运动情况。研究结果表明准三维、三维叶片的收集系数具有一致性,采用欧拉法建立的绝对参考系下的水滴相控制方程更能反映过冷水滴在旋转风扇通道内的运动情况,对叶片表面撞击区域以及撞击量的预测更为合理。本文还研究了风扇叶尖的激波对水滴相控制方程数值求解的影响,并分析了水滴体积分数以及相对速度场分布的规律,得到了与实验类似的结果。此外,在考虑了水滴与空气的换热以及水滴蒸发所引起的换热量后,对三维风扇叶片内部水滴温度沿流动过程的变化进行了研究,得到了撞击在叶片表面的水滴温度。针对风扇叶片流场模拟的特点,提出了风扇叶片表面蒸发水量计算的方法,由此对风扇叶片表面开展了净撞击水量的研究。最终结合撞击区域及水滴温度分布提出了对风扇叶片表面可能结冰的区域进行预测的方法,完成了对叶片表面初始结冰速率以及结冰冰型预测的研究。除此之外,本文还研究了压力梯度力对水滴运动的影响,分析了其对收集系数的影响,结合数值模拟计算结果提出了对涡扇发动机风扇下游部件气象条件修正的方法以及针对旋转部件前缘点收集系数快速估算的方法。本文所建立的方法能够为涡扇航空发动机风扇叶片结冰研究提供指导,能够为未来更进一步的风扇叶片结冰研究提供基础。