风洞实验中飞行器表面的摩擦力不足空气压力的0.1%, 对于小面域、小量程的表面摩擦力测量, 存在准确性与力天平可靠性相悖的矛盾。因此, 基于杠杆原理及石英的压电效应, 该文设计了一种对毫牛级表面摩擦力放大测量的二维力压电传感器, 并通过静态标定实验和动态脉冲激励实验分别评价其测试性能。实验表明, 该传感器量程可低至50 mN, 非线性误差和重复性误差均小于1%, 固有频率为2 428 Hz, 满足风洞试验中表面摩擦力的测量需求。

基于风洞实验平台,利用研发的片状激光CCD浓度测试系统结合数值模拟,研究不同屋顶形状对街道峡谷内线源污染物扩散分布的影响。结果表明,采用的浓度测试系统可以在不影响流场的情况下清晰再现街道峡谷内部污染物分布的特征,并且测试结果与数值仿真结果有较好的一致性。当迎风建筑屋顶低于背风建筑屋顶时,街谷内为一顺时针主涡,污染物主要聚集在街谷背风侧;迎风建筑屋顶高于背风建筑时,街谷内形成顺时针旋涡在上、逆时针旋涡在下的两个耦合旋涡,此时污染物在街谷迎风侧聚集。

针对2.5Ma条件下气动光学传输效应对红外成像的影响进行机理分析。利用有限元仿真得到头罩外流场的温度、压力、空间分布形态的参数。在此数值仿真基础上, 提出将头罩外流场等效为气体透镜的方法, 计算透镜的折射率和焦距及其对原红外成像系统焦点位置的改变量约为49.66 μm, 此改变量小于焦深, 则外流场对红外光线传输的影响基本可以忽略, 成像不会产生模糊。测量风洞实验拍摄到退化图像的调制传递函数（MTF）与红外探测系统的MTF相差很小, 验证了对气动光学传输效应机理分析的正确性。

全可动射电望远镜结构工作时需要在两个方位进行变位旋转，其迎风姿态多样、反射面风压分布复杂。为掌握反射面结构风荷载分布特性及获取相应的荷载取值，选取了待建的新疆110 m (F/D=0.3)望远镜反射面结构为切入点，首先采用计算流体力学软件FLUENT，对其表面平均风压分布进行数值模拟，并展开相应的风洞试验研究，来验证CFD模拟反射面平均风压分布的有效性。通过对比数值模拟与试验结果，揭示出旋转抛物反射面的风荷载特性。随后以数值模拟为研究手段，对其他若干反射面结构进行基于望远镜变位过程的全方位分析，给出不同口径、不同焦径比的反射面风荷载特性分析结果，为日后旋转抛物反射面抗风设计提供较为充分的资料。

研究了风洞模型主动振动的抑制原理，并结合叠堆式压电陶瓷作动器的压电效应设计了一套并联式主动抑振器。首先，针对模型支杆系统及其动力学特征，分析了支杆抑振原理，提出了一种基于叠堆式压电陶瓷作动器的风洞模型抑振器。然后，构建了抑振器实时控制系统，针对其驱动位移滞后的特点，研究了基于PD调节器的控制方法。最后，搭建了地面实验平台，利用锤击法和激振法对抑振器进行了地面实验。实验结果表明: 抑振器具有提高支杆系统阻尼的能力，对风洞模型在俯仰和偏航两个方向上的抑振效果明显，特别是俯仰方向上，抑制器工作后系统阻尼比可由0.009提高到0.092，抑振后剩余振幅比例约为25%。试验结果验证了该风洞模型主动抑振器的可行性与有效性。

以风洞试验中的气动弹性模型表面的标记点为载体，运用数字图像相关法（DIC）对CCD摄像机高频采集的灰度图像进行处理，得到标记点在时间序列下的位移值，从而得到待测结构的振动响应。通过介绍数字图像相关法的基本原理及其在风洞试验中的应用，并将其与激光位移计进行对比试验，验证了该方法的可靠性、稳定性和优越性。