临界流文丘里喷嘴，简称音速喷嘴，可直接用于流量测量，同时也是气体流量中常用的传递标准，因为具有结构简单、坚固耐用、维护保养简单、流量特性稳定、工作范围宽等优点而在石油化工、航天航空以及环保节能等许多领域得到广泛地应用。近年来，随着对音速喷嘴的研究不断加深，为进一步提高喷嘴的计量精度，作为喷嘴重要参数的流出系数研究也不断深入。鉴于音速喷嘴在小流量测量方面的巨大优势，小喷嘴流出系数特性研究领域十分活跃。喷嘴喉径变小后，粗糙度对喷嘴流动的影响势必会变大。同时，音速喷嘴越来越多的应用于超高压的气体流量的测量。这样，喷嘴的喉部雷诺数Re经常会大于107，喷嘴壁面粗糙度对流出系数的影响应该深入研究。ISO9300标准规程中分别采用相对粗糙度与绝对粗糙度将喷嘴分为普通加工与精加工，分别给出了相应的流出系数计算公式。然而规程中并没有提及粗糙度对喷嘴流出系数的影响规律，而且给出的两个流出系数计算公式在低雷诺数区流出系数曲线存在交叉也存在一定的问题。目前针对于壁面粗糙度对音速喷嘴的流出系数研究近乎空白，随着喷嘴流出系数研究的不断深入，壁面粗糙度的影响应该细致的研究。因此，为系统研究粗糙度对音速喷嘴流出系数的影响，本文首先根据ISO9300标准建立喉部直径为0.5mm~100mm的喷嘴模型，利用标准k-epsilon模型求解喷嘴的湍流核心区及壁面函数法来求解喷嘴的近壁区。利用实验数据和规程的流出系数曲线来验证模型的正确有效性。接着从边界层速度分布、喉部核心区及边界层厚度等角度分析了粗糙度对喷嘴流场影响的基本规律。然后在雷诺数于105~1010区间内，利用单一理想空气研究在不同粗糙度下的流出系数变化，从理论及数值计算的角度分析了流出系数受相对粗糙度影响变化规律。由于边界层受到多维流动影响，而多维流动与气体等熵指数及喷嘴曲率有关，本文研究了粗糙度对具有相同等熵指数的不同理想气体及不同等熵指数理想气体流出系数的影响，分析了不同等熵指数及喷嘴曲率的影响规律。为了分析真实气体物性，本文还提出一种基于逐步回归的智能算法，用于计算真实气体物性经验函数，并用于计算真实气体等熵指数，结果表明在真实气体中粗糙度影响规律与实际等熵指数和壁面曲率相关。