随着经济的高速发展,能源和环境问题已经成为全球范围内关注的焦点。喷射制冷是一种能有效利用低品位热能、维修方便、系统可靠性高、可直接利用水等环保型制冷剂的“绿色制冷”方式。但由于系统的工作效率不高,制约了其广泛应用,如何提高喷射式制冷系统性能就成为当前研究的首要任务。在喷射式制冷系统中,超声速喷嘴是将压力能转换为速度能的关键设备。因此,喷嘴的优化设计是提高喷射式制冷系统性能的重要措施。本文主要进行了以下几个方面的工作：首先,总结了现有的喷嘴设计的理论方法,并利用气动函数法对本文实验所需喷嘴进行了设计。其次,通过Fluent数值仿真软件对所设计喷嘴进行了模拟计算,研究了不同条件下喷嘴出口流场的流动情况。最后,设计并搭建了适合超声速流动的粒子图像测速(PIV)系统实验台,在不同条件下对喷嘴出口的流场进行了实验研究。通过实验研究,获得了示踪粒子、喷嘴结构尺寸和喷嘴进出口压比等参数的变化对超声速喷嘴出口流场的影响规律。本文的研究结果对喷射器中超声速喷嘴的优化设计有一定的参考价值。