液体碳氢燃料,特别是煤油,由于便于贮存、携带,安全性好,对马赫数小于8的飞行器的推进系统有很大的实用价值.截止目前,液体碳氢燃料超燃问题的研究主要依靠实验手段,由于液滴在超声速气流中的运动及碳氢燃料化学反应机理的复杂性,关于液体碳氢燃料超声速燃烧的数值模拟一直没有很好地发展.本文利用KIVA-3较完善的液雾模型,在其基础上,对其网格生成程序、湍流模型及部分液雾模型等进行了改进,考虑了气相可压缩性、流场不均匀性及液滴变形对液滴运动的影响,采用随机轨道模型全面考察了液滴的二次破碎、湍流扩散、蒸发、液滴间碰撞及气液相间耦合作用,同时引入了CHEMKINⅡ软件包,以完善化学反应的数值模拟,完成了对液体碳氢燃料超声速燃烧问题的应用程序的开发.通过对超声速气流中凹腔流和横向空气射流流场的模拟对该程序在流场计算上的可靠性进行了校验,计算结果反映了这两个典型流动问题的流场特征,与实验结果取得基本一致.对超声速气流中液体横向射流的数值模拟发现,液体射流与气流之间存在着强烈的相互作用,在液体射流喷口上游出现一道三维弓形激波,气流速度、温度受液雾的影响不断下降,而液滴在进入气流中不久就破碎成很小的子液滴,并迅速吸热蒸发.与液雾结构的纹影图像和液雾穿透的实验结果对比显示,数值计算结果基本合理.在冷念两相流动计算的基础上,进一步对氢引导火焰与凹腔相结合的液体碳氢燃料的超声速燃烧过程进行了数值模拟,结果表明数值模拟定性反映了煤油超燃现象,体现了引导氢和凹腔在煤油超燃过程中所起到的点火和稳焰的重要作用.