底排弹是一种通过向弹底低压区排气来减小底阻的弹丸，具有增程率高、成本较低等优点。底排弹尾部含有底排装置，底排装置内的底排药剂燃烧产生高温气体，高温燃气从弹底排出填充弹底低压区，实现底排减阻增程的效果。底排弹出膛口时，底排装置内的瞬态泄压过程对底排药剂的燃烧影响很大，是引起底排弹射程散布增大的重要因素。　　底排装置尾部流场中的非稳态燃烧问题属于工程热物理学科的前沿课题。由于底排减阻机理至今尚未完全搞清，数值研究底排装置尾部的流场以及燃烧特性，对底排弹增程效果和射程精度都有重要的指导意义。本文以此为工程背景，通过建立底排装置尾部流场的数学物理模型，自行编制程序求解二维轴对称Navier-Stokes方程，分别对底部冷排气、底部热排气、底部二次燃烧、亚大气压环境下以及瞬态泄压时底排装置的尾部流场进行数值分析。主要研究内容及成果如下:　　(1)底部冷排气时底排装置尾部流场的数值模拟　　为了研究排气口大小和位置以及排气的流动规律对底排增压减阻的影响，编程求解二维轴对称Navier-Stokes方程，对底部冷排气的圆柱体模型尾部流场进行数值模拟，和实验进行对比验证。在此基础上，分别对4种圆孔喷口模型和5种环状喷口模型的尾部流场进行数值预测，从模型尾部区域的波系、压力分布、回流区变化以及底排气体的流动规律等角度出发，分析底排减阻的机理。计算结果表明:底排气体沿着主回流区与环状回流区之间的狭缝流入剪切层，改变了剪切层形状，使底排装置尾部区域的压力升高。环状回流区对底排减阻具有负面影响，环状喷口可以大幅削弱环状回流区强度，提高底排增压减阻效果。环状喷口位置越靠近底部边缘，底排的增压效果越好。　　(2)底部热排气时底排装置尾部流场的数值模拟　　为了研究排气温度以及底排装置尾部区域温度分布规律对底排加能减阻的影响，编程求解二维轴对称Navier-Stokes方程，对底部热排气的圆柱体模型尾部流场进行数值模拟，和实验进行对比验证。在此基础上，对底部热排气和底部冷排气时的底排装置尾部流场进行对比，研究底排加能带来的影响。然后对不同排气温度下的圆孔喷口模型和环状喷口模型的尾部流场进行数值分析，研究排气温度和底排装置尾部温度分布规律对底排加能减阻的影响。最后研究船尾角对底排尾部流场的影响。计算结果表明:排气温度越高，底排增压效果越好，最佳排气参数I越小。高温气体存在于尾部剪切层中比高温气体充斥于底部附近更有利于底压的增加。环状喷口更有利于底排加能减阻，并能避免引射引起的能量流失。船尾使底排装置底部附近的压力升高，对圆孔喷口模型的增压效果更好。　　(3)底部存在二次燃烧时底排装置尾部流场的数值模拟　　底排药剂燃烧产生的高温气体从弹底排出后会发生二次燃烧，并释放大量热量。为了研究二次燃烧对底排加能减阻的影响，编程求解二维轴对称多组分Navier-Stokes方程，对底排装置尾部的化学非平衡流进行数值模拟，并和实验进行对比。在此基础上，对含有二次燃烧和不含二次燃烧的两种工况下的底排模型尾部流场进行比较，研究二次燃烧特性以及其对加能减阻的影响。然后从二次燃烧的角度分析排气参数、排气温度、环状喷口对底排装置的尾部流场特性以及底排减阻率的影响。计算结果表明:二次燃烧改变了底排装置尾部的温度分布规律，使高温区域分布在主回流区以及环状回流区内。二次燃烧释放的热能是排气本身热能的6.4倍，对底排加能减阻的贡献是排气本身热能对底排加能减阻贡献的2.5倍，是底排加能减阻的关键。I在0.01～0.015的范围内，底排减阻率基本不变，此范围内底排增压效果最佳。1025K＜Tj≤1100K时，随着排气温度的增加，二次燃烧经历了出现、增强以及充分稳定的过程，期间底排加能减阻效果迅速增大。由于二次燃烧的加能作用使环状回流区内的压力升高，环状喷口通过削弱环状回流区来增大底部压力的优势消失。　　(4)亚大气压下底排装置尾部流场的数值模拟　　为了揭示底排弹在高空中亚大气压下底排减阻率降低的机理，编程求解二维轴对称多组分Navier-Stokes方程，对底排装置尾部的化学非平衡流进行数值模拟。首先保持排气参数不变，通过对不同来流压力下含有二次燃烧和不含二次燃烧的底排模型尾部流场进行对比，研究环境压力降低对二次燃烧的燃烧特性以及底排加能减阻的影响。然后研究亚大气压下，排气温度和排气参数对二次燃烧的燃烧特性以及底排尾部流场的影响。计算结果表明:亚大气压下由于二次燃烧减弱，导致底排加能减阻效果减小，底排减阻率降低。若常压下底排工作在最佳排气质量流率附近，则当环境压力降到亚大气压时，需要适当的减小排气质量流率，以减小降压损失。亚大气压下，随着排气温度的增加，二次燃烧增强的过程比较缓慢，且经历了较慢和较快两个增强阶段，导致Tj=1550K时二次燃烧才充分稳定，且此时底排加能减阻的效果比常压下弱，继续增加排气温度，底排加能的效果也恢复不到常压下的水平。　　(5)瞬态泄压过程中底排装置尾部流场的数值模拟　　为了揭示底排弹出膛口瞬间，瞬态泄压对底排装置尾部流场的影响，通过编程求解二维轴对称多组分Navier-Stokes方程，将底排装置内流场和底排装置尾部流场耦合计算，考虑底排药剂的燃烧以及底排装置尾部的二次燃烧效应，对瞬态泄压时的底排底部流动现象进行数值模拟。先将底排燃烧室内压力变化同实验进行对比，然后分别对底排装置底部压力、尾部流场、尾部组分分布随时间的变化规律进行分析，最后研究不同的初始压力对底排尾部流场的影响。计算结果表明:瞬态泄压过程中，最初0.9ms内底排装置底压随时间变化幅度很大，之后变化幅度逐渐减小，1.5ms以后底压基本稳定。瞬态泄压过程中，在底排燃烧室内的压力和温度降至最低点之后，出现外界气体回流入底排燃烧室内以及引射逐渐消失的现象。随着初始压力的减小，瞬态泄压时的非稳态过程逐渐缩短，底排燃烧室内温度的降低程度有所减小，有利于底排药柱的燃烧。t＞1.5ms时，初始压力的变化对底排装置底部压力以及尾部流场的影响基本消失。