风洞（wind tunnel），是通过人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，研究气流对物体的作用并观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行空气动力试验最常用、最有效的工具。风洞试验段的流场品质会直接影响风洞实验结果的准确性和可靠性，所以在开展空气动力学实验研究工作之前对风洞内部流场品质进行检测和验证是非常必要的。风洞主要包括试验段、稳定段、收缩段、扩散段、风扇段等洞体部分以及蜂窝器、阻尼网、整流罩等内部构件。本文针对试验段尺寸为500mm×300mm的直流式低速风洞进行结构设计和三维全流场数值模拟仿真，重点围绕对风洞流动特性影响较大的收缩段和风扇系统展开研究。直流式低速风洞的气动特性研究，主要是对不同结构参数的模型进行数值模拟仿真，根据对计算结果进行分析与比较，选择性能最好的结构。在结构设计部分：收缩段曲线采用双三次曲线和维氏公式两种方法，获得两组收缩段结构参数，并利用三维绘图软件Solidworks[1-2]分别建立收缩段模型；风扇叶片和止旋片叶片翼型分别选用Clark Y翼型和标准NACA0020翼型；设计出叶片数目分别为5、7、9，安装角分别为35°、40°、45°的几组不同风扇结构，利用Solidworks软件完成各结构建模；根据整流罩气动外形曲线公式，利用Matlab编程法，获得整流罩头罩和尾罩曲线。在数值模拟计算部分：利用Gambit网格划分和Fluent流体力学分析软件，对风洞各部分及整个实验平台进行流场特性分析，获得诸如湍流强度、速度、压力、流场迹线图等流动特性参数。本文通过对不同结构参数模型进行数值模拟计算，根据计算结果分析和比较，最终确定：双三次收缩段比维氏收缩段结构流动特性好；风扇叶片为5，安装角为35°的风扇系统流场特性最好。最后验证直流式低速风洞试验平台全流场特性，得到试验段湍流强度小于2%，平均风速能够达到22m/s，可以满足试验段对湍流度和风速的要求，从而设计出流场品质符合要求的直流式低速风洞实验平台。本文旨在研制出一座经济、实用的低速小型风洞实验装置，它即可以满足风能工程科研工作的基本需要，也可以用于一般性教学实验和空气动力学模拟实验。此风洞的研制对于小型实用风洞的推广应用具有实际意义。