论文以悬臂斜坡喷注器为研究对象,采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,对悬臂斜坡下游流场结构、燃料/空气混合特性、喷注器构型参数和燃料喷注参数对燃料/空气混合的影响规律进行了系统的研究。详细说明了直连式试验系统各部分的组成、设计方法和工作特性;基于Fluent流场仿真软件,通过选取物理模型和数值方法,建立了超声速流场数值仿真程序;以斜坡喷注器冷流喷注试验为算例,验证了数值仿真程序在模拟超声速流场方面的适用性和准确性;最后,对观测流场的光学显示技术进行了说明。利用纹影试验系统结合数值仿真方法对悬臂斜坡喷注器燃料喷注前与喷注后的流场结构进行了观测研究,得到了不同构型的流场波系结构,通过对流场仿真结果的压力数据与试验压力数据进行对比,验证了本文数值方法的正确性;悬臂斜坡上形成的斜激波呈很强的三维效应,燃料的喷注会使斜坡上方的激波角增大。利用数值仿真和PLIF光学探测手段,对超声速流场中悬臂斜坡下游燃料/空气的流动与混合特性进行了研究。结果表明:喷注器燃料/空气在较短距离内即能完成混合过程,燃料的穿透度都经历了一个先下降再上升的过程;三角构型的总压损失较其它构型要低;斜坡的横截面形状对燃料与空气的混合及流动影响较大;燃料的出口马赫数越高,对燃料与空气的混合越不利,但对流场的总压损失没有影响;低出口马赫数会降低燃料的穿透度和分散性。较小的喷孔直径有利于加快燃料与空气的混合,但会降低燃料的面积分散性,对燃料的质量分数中心和穿透度的影响不大;燃料射流在流场中表现出较强的非定常特性。利用数值仿真手段对高超声速流场中悬臂斜坡下游燃料/空气的流动与混合特性进行了研究,分析了悬臂斜坡喷注器构型参数对燃料流动与混合特性的影响。减小压缩角可以降低流场内的总压损失,增大燃料在流场中的分散程度;减小膨胀角可以增大燃料的混合效率,但同时会增大流场的总压损失,减小燃料在流场横截面上的分散程度,较大的膨胀角会降低燃料在流场下游的穿透深度;后掠角对燃料发展前期的混合效果影响不大,在燃料混合后期会有一定的作用且会影响燃料在流场中的分布形状,正后掠角结构会使流场产生额外的总压损失,但负的后掠角则相反。