超声速扩压器是超声速风洞、高能化学激光器等设备的关键部件之一。传统固定结构超声速扩压器的启动性能与扩压效率之间存在不匹配问题,为了解决这一矛盾,研究设计了一种双通道可调超声速扩压器,目的是在改善扩压器启动特性的同时提高其扩压效率。论文以试验研究为主、数值模拟为辅并综合运用理论分析等方法对双通道扩压器开展研究,内容涉及超声速扩压器设计方法、扩压器流场分析、试验件结构设计和试验操作等几个方面。论文首先系统地研究了常规二次喉道超声速扩压器的设计方法,确定了结构参数的选择原则,并以提高扩压效率为目的,提出了两种非常规二次喉道扩压器构型;在固定几何超声速扩压器的研究基础上,设计了动态可调双通道超声速扩压器,可以简单而有效的改变喉道面积。随后,通过数值仿真对双通道扩压器设计方案的可行性和有效性进行初步研究。仿真结果表明,动态调节过程不影响扩压器的正常工作;辅助通道关闭后扩压器的抗反压能力大幅度提高。然而仿真方法难以研究双通道扩压器的启动过程,因此有必要通过试验研究扩压器的启动特性和实际工作性能。最后设计并搭建了试验台,对动态可调双通道扩压器进行了一系列试验研究。通过壁面压力测量,考察了启动过程、稳定工作状态和动态调节过程流场特性及规律,检验了双通道扩压器的实际工作性能。研究结果表明,实际条件下双通道超声速的设计方案是可行的,辅助通道的存在和状态调节能够有效改善扩压器的启动特性,提高扩压器的抗反压能力。本文从工程实用背景出发,提供了一种可调超声速扩压器的设计思路,相比于其他可变结构的超声速扩压器,双通道超声速具有调节部件少、体积重量小、结构简单易于实现等优点,因此具有一定的实用价值和参考价值,然而双通道扩压器的性能仍有较大改善空间。