风洞是空气动力学研究和试验中最广泛使用的工具。它的产生和发展是同航空航天科学的发展紧密相关的。风洞广泛用于研究空气动力学的基本规律，以验证和发展有关理论，并直接为各种飞行器的研製服务，通过风洞实验来确定飞行器的气动布局和评估其气动性能。现代飞行器的设计对风洞的依赖性很大。例如50年代美国B-52型轰炸机的研製，曾进行了约10000小时的风洞实验，而80年代第一架太空梭的研製则进行了约100000小时的风洞实验。

设计新的飞行器必须经过风洞实验。风洞中的气流需要有不同的流速和不同的密度，甚至不同的温度，才能模拟各种飞行器的真实飞行状态。风洞中的气流速度一般用实验气流的马赫数(M数)来衡量。风洞一般根据流速的範围分类：M<0.3的风洞称为低速风洞，这时气流中的空气密度几乎无变化；在 0.3<M<0.8 範围内的风洞称为亚音速风洞，这时气流的密度在流动中已有所变化； 0.8<M<1.2 範围内的风洞称为跨音速风洞；1.2<M<5範围内的风洞称为超音速风洞；M≥5的风洞称为高超音速风洞。风洞也可按用途、结构型式、实验时间等分类。

因为风洞的控制性佳，可重複性高，现今风洞广泛用于汽车空气动力学和风工程的测试，譬如结构物的风力荷载和振动、建筑物通风、空气污染、风力发电、环境风场、複杂地形中的流况、防风设施的功效等。这些问题皆可以利用几何相似的原理，将地形、地物以缩尺模型放置于风洞中，再以仪器量测模型所受之风力或风速。一些研究也指出风洞实验之结果与现地风场的观测的结果相近，故风洞实验是研究许多风工程问题最常用的方法。风洞实验数据亦可用来验证数值模型的有效性，找到较佳的模式参数。

Karmer在1957年首先提出柔性套用于减阻的构想。人们根据海豚的高泳速和体力推进效率判断，海豚必有一种能力使皮肤大部分区域保持层流状态。Karmer正是根据这一推测模拟海豚皮肤製成有柔性外套的模型，试验时最大减阻达50%。由于后来企图证实这一结论的努力都失败了，人们对此试验结果遂表怀疑而倾向于认为，减阻只是柔性表面影响充分发展揣流边界层的结果。

在Karmer试验近三十年后，CarePnter和Garard对上述一系列试验作了理论分析，发现Karmer型柔性套有一定的延迟转挨作用。Gasetr报导的水池牵曳模型试验与计算相结合的研究结果指出，人工激发的不稳定波在柔性表面比在刚性表面有较低的生长率。李万平和周恆充分考虑了应力与速度在层流边界层与柔性壁的交界面的连续性，通过计算证明Karmer型的非各向同性柔性壁有利于层流边界层的转捩延迟。任何不利因素，如柔性表面与刚性部分接缝处的台阶、逆压梯度、来流湍流水平过高等都不利于柔性表面的减阻。同时，专门设计的柔性壁只适用于某一雷诺数範围,否则起不到延迟转挨的作用。李万平给出有柔性表面的平板模型的阻力测量结果。试验目的是证实理论预测的有减阻作用的柔性壁的构造特徵，考察柔性表面揣流边界层和层流边界层延迟转挨减阻的可能性。

Elastica，即弹性大挠度问题，多年以来一直是力学工作者十分感兴趣的课题，尤其是在实际工程中会经常遇到。Frisch Fay早在20世纪60年代就这方面做了大量的研究。近十几年来，这方面的研究成果仍然不少，其中Chucheepsakul和Huang在研究海洋工程时对输油管的大跨度问题也作了较多的研究，此外弹性大变形问题的研究在精密仪器、电子技术等方面也具有重要意义。但是，目前的研究绝大部分都只停留在梁受简单载荷作用下的elastica问题，仅考虑了集中力或力矩的作用，而且都是由已知载荷求解变形。而张晓伟将研究的是一个受複杂载荷作用:包括多个集中力和複杂变化的分布力的作用，已知跨度和控制点挠度而弧长可变，求控制作用力的反问题。问题源自柔壁风洞喷管的设计课题。已知给出了气动力学计算出的柔壁形状，即设计曲线，需要用数根(大于20根)作动筒使柔性壁面儘可能的满足气动形状的要求。因此，简化为已知控制点的挠度，在複杂的分布力和集中力作用下，弧长可变，跨度已知，求解集中力的大挠度反问题。

通常弹性大挠度问题的研究是採用椭圆积分办法，求其封闭解。但是椭圆积分只适用于没有分布力作用的情况，而在受複杂分布力的情况下，无法得到椭圆积分方程。钱伟长在处理桥樑大挠度问题时曾採用摄动法求解，这种方法在多点力和变化分布载荷联合作用下，求解变得十分困难。此外，採用有限元的方法也可以得到在集中力作用下的大挠度变形，儘管有限元方法套用範围相当广泛，在求解反问题时却无能为力。张晓伟将从梁的大挠度弯曲方程出发，对其作线性修正，把大挠度的梁分解成为数个梁段进行研究，得到分段线性化的办法。基于有限元的思想，将梁分割成多个小段单元，在每段中可以看成是小变形，这样把每一段的斜率看成常数，作为修正参数，从而得到单元上的变形方程，再通过梁段之间的连线条件和边界条件，组成全长总体变形方程组，通过求解此方程组，便可以得到集中力的近似值。

跨音速空气动力实验通常在通气壁风洞中进行。研究表明具有均匀通气特性的实验段无法同时满足消除洞壁对升力和力矩的一干扰、防止堵塞和消除波反射等实验要求；此外孔(缝)壁噪音对流动机理模拟有显着影响。柔壁自适应风洞为消除洞壁干扰开闢了新途径，摒弃了庞大的驻室和辅助抽气系统;避免了通气壁射流及噪音对主流的影响，可进一步提高流场品质。柔壁自适应风洞与其它先进实验技术如低温风洞和磁悬浮天平有良好的协调性，因此可望成为未来有效的空气动力实验手段。

当前已有一批三维自适应壁风洞问世，但由于其技术过于複杂，难以在现有科技术水平下广泛套用。1982年德国宇航院E.Wedemeyer提出用二维自适应壁风洞进行二维摸型实验的理论，经多个研究单位实验研究证实，该理论在亚临界实验中具有重要套用价值。80年代后期进行了超音速实验尝试并得到初步研究结果，但一些关键技术，特别是柔壁实验段消除波反射技术尚需进一步探索。

三维自适应壁风洞具有消除洞壁干扰的优良特性，但其结构的高度複杂性及庞大的壁压信息採集和洞壁测量调整控制系统导致了风洞建造难度和费用的大幅度增加;三维外部假想流场模拟和洞壁调整量求解对计算机记忆体和速度具有较高要求，并给风洞运行中的实时处理带来影响;三维封闭式实验段结构限制了光学观察测量手段的採用。这些因素阻碍着三维自适应壁风洞的广泛工程套用。

为避免上述困难，近年来国际上极为重视採用二维自适应壁风洞进行三维流动实验的技术研究，并在亚临界流动区域取得显着进展。超音速研究起步较晚，目前尚未获得系统的研究结果。李华星在此速度範围进行了实验方案和技术的探索性研究。