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为探索固体燃气涡轮火箭发动机（SP—ATR）较优燃烧组织方式，在分析地面直连实验补燃室二次燃烧问题，利用地面直连实验结果进行数值方法精度校核后，开展了典型工况下适宜燃烧组织方式初选。在此基础上，选择了一种基于替代模型的渐进优化方法，获得了改进V型掺混器的较优构型。结果表明，建立数值方法可反映流道内真实流动状态；V型掺混器结构较为适宜；文中确定的渐进优化方法稳定可靠，获得的掺混器优化构型性能较理想，比冲较直接掺混方式增加约13．50％；现有圆孔、六叶花2种形式掺混器的结构不合理。