飞机作为大型复杂系统对安全性、可靠性以及经济性均有很高的要求。灭火系统是其防火的最后一道防线,对保障飞机安全至关重要。目前灭火系统的设计仍严重依赖实体实验。而灭火剂的释放为典型的高速非定常两相流过程,实体试验既耗时耗力又难以探究各种因素的影响机制。本文围绕气体灭火剂管内非定常流动特性问题,通过建立含相变的三维数值仿真模型,对氮气驱动的三氟溴甲烷管内流动释放特性进行模拟研究。首先,根据Henry定律和Raoult定律建立了三氟溴甲烷/氮气存储状态计算模型,以及基于二参数的安托因(Antoine)方程建立了灭火瓶存储压力随环境温度变化的计算模型,并通过与实验及文献数据的对比,对这两个计算模型的准确性分别进行了校验。其次,基于FLUENT软件构建了氮气驱动下三氟溴甲烷管内流动特性的三维仿真模型,其中采用多相流计算中的混合模型描述三氟溴甲烷的流动过程,基于气体动理论并考虑三氟溴甲烷饱和温度随压力的变化描述三氟溴甲烷的相变过程,并通过编制代码实现相变模型的植入。然后,对三氟溴甲烷管内流动及释放过程进行了数值模拟,对释放过程中瓶内压力、瓶内温度、管路压力及相变速率等特征量与三氟溴甲烷流出管路时的速度、温度、流量和组分变化等参量的变化规律进行了分析,并结合实验及文献数据从多方面对计算模型的可靠性进行了验证。最后,基于前述模型对充装条件、管路结构、管路粗糙度及局部高温等因素对三氟溴甲烷管内流动及释放特性的影响规律进行了探讨,结果表明充装条件和管路结构对灭火剂释放特性影响较大,而管路粗糙度和局部高温对灭火剂释放的影响较小。