在贮存与输运过程中，天然气中的水蒸气会以自发冷凝的方式转化为液态水，液相的存在对储存设备与输运设备都有着不利的影响。因此在天然气储运过程中往往需要避开自发凝结区，传统的分离方法均需要使用复杂而昂贵的干燥装置。然而超音速分离设备结构简单，运行稳定，充分利用了天然气中水蒸气的凝结区，使水蒸气在加速过程中由饱和状态变为过饱和状态，进而使其产生自发凝结，将水蒸气转化为游离水，再通过旋流分离达到排液的目的。本文针对由氮气与水蒸气组成的双组份混合气体，运用一维数值计算以及三维数值模拟对介质在拉瓦尔喷管中的自发凝结流动过程进行了研究，得到了介质在拉瓦尔喷管内凝结流动过程中各个参数的变化情况。　　通过计算得出，在进口压力60kPa，出口压力18kPa，进口温度287K，进口水蒸气质量分数 0.01 条件下，喉部附近成核率的数量级达到了 1025次方左右；液滴数密度在喷管喉部附近迅速增加，在很小的范围内增加到了2.6 × 1022 ，达到最大值之后比较缓慢的减小，最终稳定在了1022左右；喷管中气流马赫数的最大值能够达到 1.9；出口处已凝结的水蒸气占了总量的89.2%，这说明超音速喷管的冷凝效果能够满足工业需求。　　另外还探究了喷管入口压力、入口温度以及水蒸气含量对蒸汽凝结特性的影响，得出了以下规律。进口压力对喷管内各个参数的影响均比较明显，随着压力的增加，喷管轴线上的压力与温度有所增大，成核率、液滴数也明显增加；马赫数在喉部附近有所降低，但在喷管出口处没有明显变化；由于成核率的影响，随着进口压力的增大，水蒸气的凝结效率有所提高。进口温度对喷管内的温度、成核率以及液滴数影响比较明显，而对气流的马赫数以及压力影响程度较小，同时由于成核率随着进口温度的增大而减小，因此水蒸气的凝结效率有所降低。含水量对喷管内各个参数的影响均比较明显，并且随着含水量的增加，虽然成核率、液滴数明显增大，但由于水蒸气凝结释时放出汽化潜热也随之增大，造成水蒸气凝结效率有所减小。