本文探索了进气道反设计与流场快速预估方法,同时采用大涡模拟对超声速进气道肩部的典型流动进行了模拟和分析。首先,开发了一套基于弯曲激波压缩的反设计与流场快速预估程序。对设计型面进行无粘计算发现,无粘CFD得到的壁面压力分布以及激波的位置和形态与设计条件吻合良好;流场快速预估功能得到的进气道性能参数以及波系结构与无粘CFD相差较小。在固冲进气道的设计中,适当地提高内收缩比可以明显提高进气道性能;喉道等直段长度和出口面积的选择需要对总压恢复系数和抗反压能力的需求进行权衡。其次,基于OpenFOAM函数库发展了一套针对超声速内流的大涡模拟方法,并对超声速平板流动进行了模拟,结果表明:计算所得速度平均场分布、速度脉动场分布、壁面摩阻系数和边界层各向异性分布均与现有理论或DNS数据吻合较好。再次,采用上述大涡模拟方法对肩部连续膨胀的超声速边界层进行了计算,并且引入声速射流对边界层的层流化进行了控制。研究表明:边界层膨胀后,大尺度涡结构数量减少;壁面摩阻系数在小幅度升高后急剧降低;外层边界层气流加速,而内层边界层切向速度明显降低;边界层形状因子增大,抵抗分离的能力下降;湍动能大幅度降低,尤其是内层边界层。引入射流后,对以上现象均起到了良好的控制作用,有效地抑制了肩部边界层的层流化。最后,对肩部激波/边界层干扰进行了大涡模拟研究,并引入射流对边界层进行了控制。结果表明:激波的加入使得边界层湍流强度大幅度增加,膨胀段出现大量涡结构;入射激波在边界层内存在明显的展向非定常运动;涡结构与入射激波发生碰撞,局部地改变了入射激波的形态;壁面温度脉动的变化相对于压力脉动存在流向方向迟滞现象。加入射流后,分离包的法向方向尺寸大幅度提高,影响到射流形态,进而恶化了射流槽上游分离;总体来说,射流使得整个膨胀段内湍流强度显著提高。所采用射流未能很好控制分离,参数需要进一步调整。