减阻是飞行器设计中一个重要的科学技术问题。对于飞机而言,减少阻力可以提高燃油效率、改善飞行性能;对于导弹而言,“减阻增程”一直是导弹设计人员所追求的目标。小肋作为一种被动湍流减阻的手段,能有效减少飞行器的摩擦阻力。本文基于RANS的计算结果,提出了一种适应工程计算要求的小肋减阻与气动热计算分析方法,并针对多种气动外形进行了小肋参数的优化设计。本文首先研究了小肋截面形状、尺寸参数以及来流条件对气动阻力的影响,得到上述参数对小肋减阻效果的影响规律,提出了基于响应面以及海拔高度修正方法的小肋减阻率的快速计算方法,并利用遗传算法对定工况和全飞行剖面下的小肋参数进行了优化设计。针对复杂气动构型大范围小肋布置下的阻力计算需求,本文提出了一种基于Spalding公式的小肋壁面函数。该壁面函数通过修改近壁面速度剖面的分布规律,从而模拟小肋对湍流边界层的影响。在NACA0012翼型,CAST 7翼型以及GAW(2)后掠机翼上开展的验证算例证明了该壁面函数能针对不同的气动构型,对小肋表面的减阻效果进准确预测。本文利用小肋壁面函数,在开源求解器OpenFOAM上,对RAE 2822翼型和ONERA M6机翼上的小肋减阻效果进行了计算分析。在小肋减阻特性与小肋壁面函数的研究基础之上,将小肋的影响以摩擦系数改变量的形式引入到壁面热流的计算中。通过气动热计算方法,得到了小肋参数与壁面热流之间的相互关系。结合流场的CFD计算结果,通过小肋表面气动热的计算方法,得到了弹道导弹在两种典型飞行工况下,由气动加热引起的蒙皮表面温度的变化过程,分析了小肋对蒙皮表面热流密度和温度的影响程度,得到了小肋表面对气动热的影响分析结果。本文从小肋减阻机理与CFD计算结果出发,提出了基于响应面的小肋减阻率的快速计算方法,开发了适应大规模小肋计算的小肋壁面函数以及基于MATLAB环境的气动热计算方法。本项研究为进一步开展小肋减阻和优化设计提供了基础,并具有较强的学术和工程应用价值。