单组元液体火箭发动机广泛应用于航天器的姿态与轨道控制。因发动机的流动、反应和换热等主要过程均发生在催化床内,所以有必要对催化床内的物理过程进行仿真研究。但是在数值仿真时,催化床的流阻系数和换热系数难以准确给定。因此本文基于硝酸羟胺基单组元发动机的催化床,通过数值模拟与试验相结合的方式详细研究了催化床内部的流动与传热过程,力求得到适用于单组元发动机的催化床流阻系数和换热系数的经验公式。本文首先根据多孔介质理论,简化处理了燃气在催化床内的流动与传热过程,编写了催化床内流动与传热的一维计算程序。在此基础上,基于Ergun方程提出了修正催化床内流动阻力经验系数的方案,同时提出采用反问题研究方法去获取催化床的对流换热系数。本文搭建了催化床流动和传热试验平台,测定了催化剂颗粒的物性参数及催化床的结构参数,并对催化床进行了冷流试验,结合数值模拟获得了催化床流动阻力经验系数的经验公式。研究表明,采用Ergun方程计算时须考虑气体的可压缩性;本文得到的阻力系数能够更准确地模拟催化床压降。本文对催化床进行了多个条件下的热流试验,结合数值模拟确定了催化床的对流换热系数,并分析得到了催化床内努赛尔数关联式。同时,本文验证了催化床内流动与传热的一维计算程序的准确性,以及对流换热系数的反问题研究方法的合理程度。结果表明,本文获取的对流换热系数能够准确描述催化床内的换热过程;颗粒的热容对计算结果的影响比对流换热系数更大。最后根据所得的经验关联式,分析了某硝酸羟胺基单组元发动机催化床的仿真参数,对发动机的非定常起动过程分别进行了一维和二维仿真模拟。计算得到的入口压力为1.6 MPa,与试车数据相近;计算得到的发动机催化床内温度分布准确;颗粒的热容以及催化床的比表面积对发动机仿真至关重要,计算中不能忽略温度对颗粒热容的影响。以上结果表明,本文获取流阻系数和换热系数的研究方案合理,对单组元发动机的设计有一定帮助。