热动力推进装置如今广泛应用于各个领域,例如航天航空领域的各类飞行器、航海领域的各类水中航行器等。热动力推进装置产生的尾气通常会排放至周围环境里,但这会产生很多不利的影响。尤其是采用该装置的水中航行器的尾气在水下排放时,会产生气泡航迹和排放噪声,从而破坏了航行器的隐蔽性。尾气水下排放是一个拥有复杂的气液两相流流动并伴随有强烈的辐射噪声过程,受到了多种因素的共同作用,如排气管结构参数、航行参数等,其作用机理也仍未被探明。本文调研了相关的研究资料,利用数值仿真手段,并通过Mixture多相流模型、k-ε湍流模型等对与重力方向相反的水下排气过程进行了数值计算,将模拟得到的结果与文献中的结果相比较,发现具有良好的吻合性。然后在此基础上,模拟了航速、航深、排气管径及管形等因素作用下的尾气水下排放过程,分析了其流场的气相分布、压力、速度、温度等,从而获得了其流场的变化规律。同时本文还采用了FW-H噪声模型对尾气水下排放噪声进行了预报,获得了其噪声的变化规律。计算结果表明,在一定流量下,随着排气管管径的增加,尾气水下排放的流态从射流流态变成了气泡流态,流场脉动也随之减弱,排放噪声在同一流态下则随之增强。在排气管横截面的面积相同条件下,当椭圆形排气管长轴与重力方向垂直时,其尾气水下排放流动参数与圆形排气管有很大的差异,排放噪声也弱于圆形排气管。航行器在不同航深下的尾气水下排放流场基本都相似,但深水处的排放噪声比浅水处要更强。当航行器以某一固定航速直线运动时,其尾气在水下形成了一条狭长的气体流动通道,排放噪声在低频段要比静水条件下更强。因此,本文研究结果对获取抑制排放噪声的方法具有重要的工程指导意义。