1、伴隨相變的兩相流研究最早起源于工業(yè)汽輪機的發(fā)展需要。隨后，一部分空氣動力學專家開始關注超音速風洞中水蒸氣的凝結影響問題。這個問題在上個世紀得到了部分解決。近年來，伴隨著燃燒加熱風洞技術的發(fā)展，相變對高超聲速流動影響的研究進入了一個新的階段。在該階段，相變影響的研究與以往研究相比具有不同的特點:風洞具有大擴張比和高馬赫數(shù)等特點，風洞實驗氣流含有大量水蒸氣和二氧化碳等“污染”組分，并且實驗氣流在膨脹加速過程中必須考慮其高溫氣體效應。從研究成

2、果來看，目前僅有少數(shù)的文獻對該領域進行研究，研究內容主要圍繞燃燒加熱風洞中水蒸氣的凝結影響研究，并且主要以數(shù)值模擬為主。此外，當風洞出口帶液滴的高速實驗氣流經(jīng)過模型表面時，由于液滴蒸發(fā)產生的吸熱效應和添質效應對模型表面的氣動參數(shù)具有很大影響，目前對該方面的研究極少。鑒于以上情況，本文圍繞燃燒加熱風洞水蒸氣凝結影響、高超聲速流動中蒸發(fā)對流動參數(shù)的影響和氮氣凝結影響等三個方面開展以下研究工作，具體說明如下:
　　首先，構建了燃燒加熱風

3、洞水蒸氣凝結影響的理論模型。通過分析燃燒加熱風洞水蒸氣凝結的物理過程，獲得水蒸氣凝結影響的物理特征。在此基礎上，將該過程解耦為等熵膨脹過程和水蒸氣凝結過程，并提出了等熵膨脹界面和凝結界面的概念，通過建立兩個界面前后參數(shù)的關系式，最后建立并驗證了水蒸氣凝結影響的理論模型，該模型兼顧了高溫氣體效應和水蒸氣相變帶來的加熱及減質效應。應用該理論模型，最終可獲得一種快速評估凝結對風洞出口參數(shù)影響的理論方法。
　　其次，應用數(shù)值模擬和理論模型

4、的方法研究高速帶液滴氣流對斜劈表面氣動參數(shù)的影響。數(shù)值模擬結果表明液滴在激波后區(qū)域蒸發(fā)的弛豫過程與激波強度相關，并影響模型表面氣動參數(shù)的均勻性，其中最大的不均性出現(xiàn)在偏轉角處于剛好能使得液滴在整個激波下游區(qū)域蒸發(fā)完全的時刻。根據(jù)液滴蒸發(fā)與激波之間的耦合特征，在此基礎上，將該過程解耦為氣流與激波作用的過程和液滴蒸發(fā)過程，并提出了激波界面和蒸發(fā)界面的概念，通過建立兩個界面前后參數(shù)的關系式，最后構建并驗證了高超聲速流動中液滴蒸發(fā)影響的理論評估

5、模型。
　　最后，發(fā)展并驗證了一套用于評估常規(guī)高超聲速風洞中氮氣凝結的數(shù)值計算程序。根據(jù)近年來數(shù)值方法的發(fā)展和氮氣凝結模型的最新成果，本文在ASCE2D程序的基礎上，發(fā)展了一套用于評估氮氣凝結的數(shù)值計算程序。應用該程序考察氮氣凝結對高超聲速風洞流場參數(shù)的影響。
　　綜上所述，通過本文的研究，我們可獲得以下有意義的研究成果:構建了燃燒加熱風洞水蒸氣凝結影響的理論模型，為評估燃燒加熱風洞凝結影響提供了一種快速評估方法;詳細討論了