风力机叶片的结冰具有复杂性,带来了诸多不利影响,因此需要针对风力机叶片结冰开展研究。本文借助ANSYS FLUENT平台,通过嵌入水滴撞击模块、结冰增长模块建立了翼型表面结冰的数值预测方法,首先进行了翼型的周围流场计算,基于欧拉法的水滴撞击模型,通过FLUENT内置的UDS框架求解翼型表面的水滴撞击特性,再基于热力学理论模型,利用UDF程序求解结冰过程中的热力学平衡,采用角平分线法及动网格技术模拟结冰增长。通过验证算例的水撞击特性分布及结冰冰型计算,证实了本文所建立的结冰预测方法的准确性。利用该结冰预测方法分析对比了不同条件下风力机翼型NACA63418表面的水滴撞击特性分布及结冰冰型,并对冻雨情况时的翼型表面的水滴撞击和冰型预测做了拓展研究,最后对两种典型冰型下的翼型进行了气动分析。研究发现:1.翼型表面的最大水滴收集系数和水滴撞击范围与自由来流风速和水滴直径成正相关,水滴收集系数分布的整体趋势变化不大,水滴撞击范围随着攻角增大而增大,压力面撞击极限变化幅度大于吸力面撞击极限幅度;2.在温度为253.15K时翼型表面形成规则的楔型冰,结冰量随着水滴直径、自然来流速度和液态水含量的增大而增加,表面趋势没有明显变化,随着攻角增大,结冰区域向压力面移动,结冰极限点向下移动的幅度随着攻角增大而减小,结冰面积增大但结冰最大厚度变化不明显。3.在温度为263.15K时,翼型表面形成带棱角的不规则冰,明冰的表面趋势随水滴直径、自然来流速度和液态水含量的增大发生显著变化,结冰量也相应增加,翼型的两侧形成了较大的冰脊。随着攻角增大,冰型表面的凸起变多,两侧的冰脊也更尖锐。4.冻雨条件下的结冰冰型表面较不规则,在冰型前缘的上下两侧形成了较大的冰角,说明在冻雨条件下风力机面临非常严重的结冰问题。5.翼型表面结冰改变了翼型的几何结构,造成了前缘处剧烈的压力波动,使得流动分离提前,翼型提前失速,气动性能降低。