1、近年來，伴隨吸氣式高超聲速飛行器研究的蓬勃開展，燃燒加熱風(fēng)洞作為帶動(dòng)力地面模擬試驗(yàn)的主要設(shè)備，起到了關(guān)鍵的支撐作用，隨著一系列大尺寸燃燒加熱風(fēng)洞陸續(xù)建成，與之相關(guān)的試驗(yàn)精度和不確定性分析也日益受到關(guān)注。燃燒加熱風(fēng)洞通過燃燒的方式一方面可以獲得滿足焓值要求的高超聲速試驗(yàn)氣流，但另一方面也會(huì)產(chǎn)生水蒸氣、二氧化碳等污染氣體。污染氣體通過設(shè)備噴管進(jìn)入風(fēng)洞試驗(yàn)段之前，會(huì)沿噴管擴(kuò)張段急速膨脹，該過程所伴隨的溫度陡降，可能會(huì)導(dǎo)致燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣發(fā)生

2、急劇凝結(jié)，進(jìn)而影響流場(chǎng)參數(shù)，降低風(fēng)洞流場(chǎng)品質(zhì)。此外，當(dāng)噴管出口氣流通過試驗(yàn)段飛行器模型壓縮面時(shí)，由于激波壓縮使溫度與壓強(qiáng)突然升高，凝結(jié)的水滴則可能發(fā)生再次蒸發(fā)等相變現(xiàn)象。因此，為全面評(píng)估水蒸氣相變（包括凝結(jié)和再蒸發(fā)過程）對(duì)燃燒加熱風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果的影響，本文采用同時(shí)考慮凝結(jié)和蒸發(fā)相變模型的多組分輸運(yùn)可壓縮流動(dòng)數(shù)值模擬方法，從噴管凝結(jié)和構(gòu)型蒸發(fā)兩個(gè)方面出發(fā)，研究了燃燒加熱風(fēng)洞中的水蒸氣相變所產(chǎn)生的影響。
　　首先考察了水蒸氣相變對(duì)燃燒加

3、熱風(fēng)洞噴管流場(chǎng)的影響。研究表明:一方面，水蒸氣相變導(dǎo)致噴管出口參數(shù)偏離設(shè)計(jì)工況，如馬赫數(shù)和總壓下降、靜壓和靜溫上升等；另一方面，相變過程的不均勻性還會(huì)改變噴管流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，形成以凝結(jié)激波及其反射為主要特征的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致噴管出口主要試驗(yàn)區(qū)流場(chǎng)均勻性下降。
　　針對(duì)燃燒加熱風(fēng)洞逐漸向大口徑、全尺寸模擬設(shè)備方向發(fā)展的趨勢(shì)，選取了四種型線相似的噴管，出口直徑分別為300mm、600mm、2400mm和5000mm，開展了尺度效應(yīng)的影響研究。

4、研究表明:隨著噴管尺寸的增大，盡管液滴變得更大，但數(shù)量卻在減少，因而凝結(jié)后總的液相質(zhì)量差別不大，表明不同尺度的噴管具有大致相當(dāng)?shù)乃魵饽Y(jié)程度，尺度效應(yīng)對(duì)噴管相變流場(chǎng)的影響并不顯著。
　　最后，研究了超聲速來流條件下凝結(jié)氣流再蒸發(fā)對(duì)典型壓縮構(gòu)型（二維斜劈、三維斜劈、圓錐和總壓耙）流場(chǎng)參數(shù)及氣動(dòng)力的影響，結(jié)果表明:氫燃料燃燒加熱風(fēng)洞噴管氣流中，水蒸氣存在較為明顯的凝結(jié)相變，但在遇到試驗(yàn)?zāi)Ｐ图げ▔嚎s后也存在較強(qiáng)的蒸發(fā)相變；凝結(jié)會(huì)使噴管