基于逆温层强制混流的高架防霜风机，在茶果园中逐渐得到应用。其扰动气流特性决定了防霜性能的优劣，并为防霜风机翼型设计提供依据。本文在农业部公益性行业科研专项“茶园综合作业机械化技术与装备研究”的资助下，引入自由射流理论分析两类不同叶片的防霜风机的扰动气流特性;试验对比研究其防霜风机的扰动气流特性和防霜效果，确定研发的目标叶片;通过正交试验设计，基于Profili软件平台优化设计出一种凹凸翼型;最后对凹凸翼型防霜风机的扰动气流性能进行仿真和试验研究。主要的研究内容和结果如下:　　(1)防霜风机扰动气流特性分析　　在圆弧板和翼型叶片的防霜风机典型安装条件下，基于自由射流理论，分析了防霜风机扰动气流在防霜对象冠层高度的分布特性。结果表明:在距离地面1m高度平面上，圆弧板叶片和翼型叶片防霜风机扰动气流入射点的风速、风量和射流直径分别为2.63m/s、20.6m3/s、14.8m和2.4m/s、1961.82m3/s、88.9m。两类风机叶轮产生的射流核心距离均远小于射流的起始距离，在农作物冠层的作用范围均处于射流的主体区域;扰动气流特性与叶片形状密切相关。　　(2)圆弧板和翼型叶片防霜风机扰动气流特性对比试验研究　　对古田、松下及国产三种圆弧板叶片防霜风机和NACA8H-12翼型叶片防霜风机进行扰动气流特性及防霜效果的对比试验。结果表明:三种圆弧板叶片防霜风机在中轴线各段间的风速无明显差异，最大风速均在中轴线12m处测得，最大风速分别为:3.6、4.0、4.6m/s; NACA8H-12翼型叶片防霜风机最大风速在42m处测得，为4.9m/s;与自由射流理论分析结果相比，试验测得的最大风速位置及气流宽度与自由射流理论分析结果相近，而最大风速高于射流理论分析的入射中心风速;三种圆弧板叶片防霜风机在12m处的风速稳定性分别为61.6％、56.4％、71.7％;NACA8H-12翼型叶片防霜风机在42m处的风速稳定性为75.0％。　　利用灰度关联分析法，从最大风速、风速稳定性、平均温升幅度、噪声水平、单位功率防霜面积5个指标进行综合评价，评价结果表明翼型叶片防霜风机较其他三种防霜风机性能更优，防霜效果更好。　　(3)防霜风机凹凸翼型优化设计　　分别对NACA5412、NACA8H-12、N631A612三种翼型进行气动性能分析，确定用于优化设计的初始翼型;基于Profili翼型设计平台，采用正交试验设计方法，对初始翼型进行优化。优化结果表明:上翼面外凸，下翼面内凹的翼型升力更高、升阻比更大，更适合防霜风机叶轮产生强气流推力的要求;翼型最大弯度的增大，翼型最大弯度位置的后移及翼型最大厚度位置的前移，可有效提高翼型的升力系数及升阻比的大小，并改善翼型的失速性能;优化翼型与初始翼型相比，攻角α=5°时，升力系数提高了15.48％，升阻比提高了8.34％;攻角α在-4～13°范围内最大升力系数由1.46提高到1.65。　　(4)优化翼型防霜风机扰动气流性能研究　　在优化翼型的基础上，对防霜风机的扰动气流性能进行数值模拟，并进行田间测试。仿真结果表明:叶轮扰动产生的气流在地面的入射中心位于距风机20～40m范围内，气流在其入射中心处风速最大，然后贴着地面呈鸭梨状向前扩散;扩散过程中，部分气流发生折射;风速随距离的增加而减小。田间测试结果表明，试验风速变化趋势与仿真结果类似;新翼型防霜风机的气流射程为95m左右，最大风速为3.2m/s;扰动气流覆盖面积高于NACA8H-12风机。　　本文通过理论分析、仿真优化和试验，设计开发了一种具有更高扰动气流特性的防霜风机新翼型，该翼型叶片防霜风机可有效提高防霜面积和效果。