高超声速科技的发展对地面实验设备提出了更高的要求,爆轰驱动激波风洞由于其特有的优势逐渐成为空气动力学研究领域的重要设备。本文以力学所新搭建的JFX氢氧爆轰驱动激波风洞为研究对象,采用实验加数值模拟的方法,对双点火破膜、激波风洞运行状态、喷管气流的非平衡特性等关键问题开展了研究,主要内容概括如下:(1)对比了JFX激波风洞反向、正向驱动模式下的性能,通过数值模拟研究了双点火模式下不同点火延迟时间对激波管性能的影响,结果表明:双点火运行能有效解决主膜片掉膜问题,不同点火延迟时间主要影响风洞的有效实验时间,通过控制延迟时间能够获得理想的实验状态。(2)通过实验和数值模拟相结合的方法确定了JFX激波风洞在反向爆轰驱动模式下的缝合运行状态,分析了由主膜片破膜造成的压力损失和影响因素以及对激波管驱动性能的影响。研究结果表明:缝合状态下风洞能够提供总温5400K,总压12.5MPa的实验气体,有效实验时间接近6ms;膜片的材料、总厚度及有效厚度是影响压力损失的主要因素,当压力损失较大时需对驻室气体参数进行修正。(3)设计了JFX激波风洞的型面喷管,利用CFD++软件对喷管非平衡气流特性进行了研究,得到了喷管自由流状态参数及变化规律。研究结果表明:缝合运行状态下喷管出口自由流处于热化学非平衡状态,喉道后约0.5m的距离处气流已处于冻结状态,组分浓度和振动温度随气流流动基本保持不变;考虑主膜片破膜损失的情况下,自由流参数有明显变化。