本文以研制涡扇发动机排气系统红外隐身实验装置为目的,进行了实验装置的方案设计研究及其在安装轴对称混合排气形式喷管情况的红外特性的仿真。研究工作主要通过数值模拟来完成,其中,物理模型的建立用Unigraphics软件进行,网格划分采用Gambit软件进行,流场计算采用FLUENT软件进行,红外辐射特征的计算采用本课题组发展的涡轮发动机排气系统红外辐射强度预估软件TEESIRP(Tturbine Engine Exhaust System Infrared Radiate Prediction)进行。实验装置的总体设计研究主要包括以下内容,分别是:实验装置的方案设计、外涵进气形式设计、关键部件尺寸设计、风机选型和流场参数测量设计。该部分工作的特色和优点在于大量利用CFD计算来辅助设计,运用FLUENT软件计算了多种外涵进气形式下外涵截面的速度分布,并对计算结果进行比较以确定了符合实验装置设计要求的外涵进气形式设计;运用FLUENT软件计算了实验装置的关键部件不同主要尺寸参数组合情况下的外涵截面速度分布,并对计算结果进行比较确定了符合实验装置设计要求的关键部件尺寸;运用FLUENT软件计算了在内涵、外涵流量符合实验装置设计要求的情况下对风机提供动压的需求,进而根据设计余量修正及风机厂提供的多个型号风机的性能曲线选择了适合实验装置设计需求的风机型号。通过该部分研究为即将展开的实验装置零部件设计、及零部件组装设计打下了坚实的基础。实验装置红外特性仿真研究中,计算了其在安装轴对称喷管情况下的红外特性。计算的工作包括流场计算和红外计算两个步骤,首先运用FLUENT软件计算了在安装不同喷管情况下,实验系统的温度场、流场和浓度场分布,然后运用TEESIRP软件计算了红外辐射强度的光谱分布和空间分布。在完成计算的基础上,从燃气辐射特性分析、流场参数分布、喷管内各个部件投影面积变化等方面论证了计算结果的可靠性以及涡扇发动机轴对称喷管红外强度分布的机理。通过该部分工作预测和分析了实验装置在设计工作状态下的红外辐射特性,为实验研究的展开以及实验现象的分析打下了坚实的基础。