风洞循环水槽作为上海交通大学船舶与海洋工程国家实验室的重要教学与研究设施之一,目前正处于紧张的设计阶段,该设施的建成能够极大丰富实验研究手段,提升流体动力学基础研究和工程研发能力。该风洞循环水槽由低速风洞和循环水槽两部分组成,由于该实验设施的独创性使得设计上存在诸多难点,且无现成经验可供参考,亟需从设计手段上寻求进一步突破。近年来随着计算流体力学和计算机技术的不断发展,CFD技术已在众多领域得到了广泛的应用。本文采用CFD商业软件FLUENT,研究了风洞循环水槽设计中面临的一些难点,为风洞循环水槽的设计提供参考依据。本研究从循环水槽和风洞设计两部分内容出发,针对风洞循环水槽设计和施工中的若干问题,分别进行了深入的研究。为了模拟海洋环境中因海水浓度不同而形成的分层流,拟在普通循环水槽中设置分隔板,但隔板的迟滞作用必然会对循环水槽计测部流场品质造成一定的影响。为了研究这一设想对流场的影响,数值模拟循环水槽在无隔板、整段隔板以及分段隔板情况下的计测部流动情况。对比结果表明,采用分段隔板设计较为理想。同时,循环水槽作为一种基础实验设施,对其计测部的水平度有着严格要求,文中探讨安装中的误差或投入使用后地基沉降引起的水槽倾斜对计测部流动带来的影响。基于二维VOF模型,模拟水平及各倾角下循环水槽计测部的流动情况,结果表明,较大倾角时,计测部波面变化较大,且计测部末端有气泡产生,而在微小倾角时,波面变化不明显。另外,在进行风浪流实验时,通过旁路风道引至计测部上方的气流的速度衰减过快,针对此现象提出了一些改善措施并进行了模拟验证,另外对气流的回收和排出进行了深入讨论。风洞流场品质同样有着很高要求,本文采用数值方法探讨了提高串列式双试验段风洞的流场指标的方法。风洞风扇段的计算结果与实验数据吻合良好。风洞内部流场的整体模拟再现了流动分离等现象,在扩张段中安装分隔板有效地抑制了流动分离,显著提高了试验段流场的均一性。同时还联合运用FLUENT和优化软件ISIGHT,对隔板数量、稳定段尺寸、导流片尺寸等设计参数进行了优化设计,风洞整体模拟结果有力验证了优化方案的正确性。本文的研究工作为风洞循环水槽的设计和施工提供了可靠的数据支撑,后续研究还可进一步提升风洞循环水槽设计水平。