随着红外探测技术的发展，飞行器红外隐身要求逐渐提高，对排气装置的红外抑制要求也逐渐提高，本文针对发动机排气装置，立足于低红外特征的圆转矩形二元收扩喷管设计技术，针对主要结构参数的影响进行数值模拟研究。本文以某型先进发动机为基础，将其轴对称喷管改形设计为圆转矩形二元喷管(收敛段采用圆转矩形过渡段，扩张段采用矩形扩张段)，针对其关键设计参数（扩张段长度、扩张角、出口宽高比以及过渡段型面）对喷管气动与红外辐射特性的影响进行研究，并进一步针对圆转矩形喷管相对于轴对称喷管容易出现的涵道比增大的现象进行研究，通过对圆转矩形喷管型面优化设计有效减小了其对喷管涵道比的影响。论文利用FLUENT软件进行，数值分析了5种不同扩张段长度、5种不同扩张角以及5种不同过渡型面的圆转矩形收扩喷管模型。分析得到喷管圆转矩形过渡段内部，从亚音速流动到超音速流动的过程中，不同轴向截面上气流流动特征以及沿轴向的气流参数变化特点，为优化设计提供了基础。研究发现，在喷管内部流动中，随着轴向距离的增大，喷管宽边与窄边扩张与收缩效果增强，二次流流动与微团自转增强，这种作用传递到喷管出口，使得主流与外流掺混也逐渐增强。随着喷管长度增加，气流稳定性增强，推力系数有所增加，同时，尾喷流出口温度脉动减弱，高温区长度较大，红外辐射较强。在本文研究条件下，喷管扩张角变化对尾喷流气动与红外特征影响较小。本文研究了4种圆转矩形过渡型面变化对涵道比的影响规律，发现，采用先急后缓的型面面积变化规律能够减小涵道比，而采用先缓后急型面的圆转矩形喷管的涵道比则略大。不同过渡型面对喷管红外辐射特征影响较小。