水洞是水动力学研究的重要设备。拐角段以及收缩段是水洞的重要组成部分,对水洞的流场品质具有重要的影响。本文采用流体力学模拟软件对第四拐角段以及收缩段的结构进行优化设计,以期对提高水洞内流场的流场均匀性及降低流动阻力损失提供一定的理论依据。拐角段流场复杂,存在流动不均匀性以及壁面附近产生流动分离等问题。本文主要目的在于系统地研究导流片数量、分布方式、厚度等因素对水洞拐角流场品质的影响。基于模拟结果拟合出在水洞拐角出口流场最佳状态下,导流片数量应满足的数学关系式。对于导流片厚度研究表明,当拐角出口流场均匀性最佳时,导流片厚度与之成“V”字型关系。即随着导流片厚度的增大,拐角出口流场的速度不均匀度先减小后增加。导流片等间距布置时的流场均匀性优于等动量布置,而两者造成的能量损失无明显差异。收缩段由于收缩作用导致流动在收缩段出口易发生流动分离,破坏流场均匀性,增加能量损失等问题。本文对于方形进、出口截面的收缩段的长度以及收缩曲线进行模拟研究。结果表明当收缩段长度与入口截面边长比值约为1.7～1.8时,是避免流体在收缩段出口产生流动分离的临界长度。本文研究发现收缩段采用五次方曲线,其出口速度不均匀度较均值减小3%,边界层厚度较均值减小10%。对于扩展收缩段研究,提高流场均匀性以及降低边界层厚度具有重要的作用。