连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料(CMC-SiC)不但具有耐高温、低密度、高比模、高比强、抗氧化和抗烧蚀等SiC材料的优异性能，而且克服了陶瓷材料脆性大和可靠性差的致命弱点，在航空航天和国防领域有着巨大的应用潜力，受到发达国家的高度重视。等温化学气相渗透法(ICVI法)是目前制备CMC-SiC广泛采用并且已经商业化的方法。在已有实验研究的基础上，建立合理的数学模型并利用数值计算方法对ICVI过程进行数值模拟，不但有助于深化理解ICVI工艺过程，而且可以缩短工艺参数优化的周期，因而对ICVI工艺过程的研究具有十分重要的指导意义。本文通过建立数学模型，应用数值解法，利用计算机对CMC-SiC的ICVI过程进行了数值模拟和分析。主要研究内容和结果如下：1．根据ICVI工艺的特点，利用传质学和化学反应动力学的基本理论，建立了未耦合反应器的ICVI过程数学模型，并以某小型固体火箭发动机用喉衬为研究对象，运用有限单元法，实现了未耦合反应器的ICVI过程的数值模拟。模拟结果显示，在CMC-SiC的ICVI过程中，存在着三个典型的致密化阶段，即：(1)小孔渗透控制阶段，(2)混合控制阶段，(3)大孔渗透控制阶段。为了验证计算结果，进行了相应的对比实验。实验结果与计算结果呈现出相似的规律，表明本文所建立的数学模型可以合理地描述CMC-SiC的ICVI过程。2．综合运用流体力学、传热学、传质学以及化学反应动力学的基础理论，建立了耦合反应器的ICVI过程数学模型，用来表征ICVI过程中反应器和预制体内发生的物理及化学变化。以典型反应器和某小型固体火箭发动机用喉衬为研究对象，运用有限单元法对上述数学模型耦合求解，分析了ICVI过程中反应器和预制体中的流场、温度场、浓度场以及预制体的致密化行为。计算结果显示，耦合反应器的模型与未耦合反应器的模型所表征出来的致密化规律是相似的。3．通过定量计算，对耦合反应器的ICVI过程数学模型的各种简化条件进行了科学的分析，结果表明：(1)预制体内部的强制对流可以忽略；(2)用Navier-Stokes方程描述自由介质中的动量传递不宜采用；(3)器壁反应可以忽略；(4)反应器的扩张段可以忽略。4．利用本文所建立的数学模型，系统地研究了工艺条件(温度、压力和气体流量)、反应器尺寸(反应器直径和反应器入口直径等)、预制体结构(预制体的初始孔隙率和纤维束的大小)以及预制体在反应器中的放置位置等因素对ICVI过程的影响。计算结果显示：利用ICVI法制备CMC-SiC时，较为合理的工艺条件为：温度为900～1100℃，气体总压为5000～8000Pa，MTS流量为10～50 sccm。预制体的初始孔隙率越大，渗透结束时间越长，但渗透结束时预制体所具有的密度越高，渗透均匀性也越好；纤维束的丝数越大，尽管渗透结束时预制体的密度越高并且渗透均匀性也越好，但是渗透结束时间却大大延长。反应器的入口尺寸对CMC-SiC的致密化过程影响很小；对于本文所研究的小喉衬构件，最合适的反应器直径为90mm。对于本文所研究的预制体和反应器来说，合理的预制体放置位置为0.05m到0.24m之间。5．将本文所建立的数学模型应用于晶须及颗粒增韧CMC-SiC的ICVI过程中，并对SiC晶须预制体进行了结构优化。计算结果显示，合理的SiC晶须团的直径应在0.3mm至0.5mm之间，渗透结束时复合材料可以得到较高的密度，并且渗透结束时间也不至于太长且渗透均匀性也较好。6．利用本文所建立的数学模型，实现了ICVI过程中多个预制体同时致密化的数值模拟，并研究了反应器中预制体的容积率对ICVI过程的影响。计算结果显示，对于本文所研究的反应器和预制体来说，预制体的容积率不宜大于11.25％，即预制体的个数不宜多于5个。7．应用上述数学模型，系统的分析了ICVI过程中，反应器中分别放置全尺寸喷管、大尺寸头锥、大尺寸冲压喷管及大尺寸喷管延伸段等大型复杂构件时的气体传递现象，并对这些典型构件的流场及浓度场进行了优化。