为了给航空发动机高空模拟试验设备直排扩压器的优化设计与气动性能评估提供高效可靠的分析工具,采用数值计算方法求解广义准一维稀颗粒群气液两相超声速-亚声速流动控制方程,模拟直排扩压器中有摩擦、添质、相变和激波的流动并计算扩压器气动参数,以及扩压器喷水冷却超声速气动喷头的两相流动。计算是用MATLAB语言和EES(Engineering Equation Solver,工程方程求解器)编程完成的。(1)针对高空模拟直排扩压器的有喷水冷却等复杂传热和激波系的流动结构,建立有摩擦、添质、相变和激波的广义准一维稀颗粒群两相超声速-亚声速流动物理模型。根据颗粒两相流理论和守恒律推导了流动的质量、动量和能量守恒控制方程组,并确定了相变过程中液相向气相传递质量能量的速率的计算方法。(2)为了避免超声速-亚声速流动数值计算的不稳定,推导了广义准一维稀颗粒群两相流的控制方程组的通用形式;讨论了添加人工粘性和三种TVD通量限制器的激波捕捉方法。(3)运用Mac Cormack算法求解了直排扩压器中有摩擦、添质、相变和激波的流动控制方程组;为了在捕捉激波时保持数值计算的稳定性,提出了添加人工粘性修正解变量与采用TVD格式限制通量相结合的算法。(4)针对超声速气动喷头的两相流动,采用Mac Cormack方法求解有摩擦的广义准一维稀颗粒群两相流的控制方程组,预测了喷头出口气液两相的速度、温度等参数,同时采用计算流体力学方法计算了喷头内外流场。结果表明,在用Mac Cormack方法求解一维对流扩散方程时添加人工粘性并结合TVD格式,可以高效可靠地求解直排扩压器中有激波的超声速-亚声速流动。本文建立的准一维数值方法可用于排气扩压器的优化设计和气动性能评估计算。