论文采用试验和数值模拟方法,对水滴撞击结冰行为进行了系统研究,所取得的主要研究成果及创新性包括:(1)通过亲水光滑壁面上水滴撞击结冰行为试验,测试给出了材料热导率、We数和壁面温度对水滴撞击亲水光滑壁面结冰过程的影响规律;并根据热力学定律,推导出水滴结冰时间的理论预测公式(最大相对误差约4.7%)。(2)通过亲水微结构壁面上水滴撞击结冰行为试验,测试分析了沟槽类型和尺寸对水滴顺槽向和垂直槽向铺展直径及结冰时间的影响规律;并改进了水滴结冰时间的理论预测公式,试验值与理论值的误差约10.8%。(3)利用蚀刻法和Ultra-Ever Dry法制备出疏水性壁面,研究了不同疏水性壁面对水滴撞击运动和结冰行为的影响规律,并发现疏水性壁面在一定条件下可以延缓结冰;同时,基于亲/疏水相间壁面,可实现对水滴结冰过程的“导引”、“切割”和“汇聚”。(4)建立了水滴撞击结冰的分子动力学模型,研究了壁面温度、表面能和微结构对水滴撞击结冰的影响规律,发现水滴结冰过程中内部温度梯度现象,并获得了与宏观试验相同的现象和规律,证实分子动力学方法用于模拟水滴撞击结冰的合理性和有效性。本文研究工作对进一步揭示固体壁面水滴结冰机理及新型防结冰技术研发具有一定理论参考价值。