氢氧火箭发动机具有较高的比冲,在高轨卫星发射、深空探测等航天领域具有不可替代的地位。在发动机启动前,采用低温介质对氢供应系统进行预冷,将氢供应系统温度降低至合理范围,是氢氧火箭发动机启动必不可少的环节。本文基于国内某型号氢氧火箭发动机进行系统建模与预冷仿真,为优化预冷程序、合理判断预冷结束标志及提高火箭运载能力,提供理论依据及指导方向。液氢处于膜态沸腾状态不稳定,易转化为泡核沸腾状态。目前成熟两相流模型中,Mixture模型流动过程与泡核沸腾过程较为相似,对非稳态沸腾两相流固换热计算较为准确。本文基于现有发动机排放预冷系统,采用Creo仿真软件建立了完整的几何模型,并采用稳态计算方式确定出口几何尺寸。在此基础上对某次试车预冷过程进行仿真计算,验证了网格无关性与时间步长无关性。通过与试验数据对比,验证了模型可靠性与准确性。在此基础上,采用上述仿真模型对发动机启动过程中连续式排放预冷过程进行仿真研究,得到在预冷过程中,推进剂气液两相分布及氢系统温度分布随时间变化关系。结果表明:1、预冷流量大小对预冷过程推进剂消耗量有较大影响;2、预冷过程中泵壳壁温变化不均匀,判断预冷好标志方法与实际预冷情况相关性较小;3、在流量较大情况下重力对预冷影响较小,地面试验可以代替真实预冷过程,在流量较小情况下重力对预冷影响较大。对回温过程及启动前排放预冷过程的研究表明,氢泵停预冷阶段回温过程主要影响因素包括:1、高温涡轮端漏热;2、预冷结束时氢泵内部局部热点热平衡。减小涡轮端漏热、降低氢泵整体温度能够有效减少停预冷过程的复温程度。对启动前排放预冷研究表明,排放预冷时序推进剂浪费较大,减小推进剂排放时间能够有效减少推进剂消耗。