随着目前海上形势的不断变化,世界各国对海战武器的性能要求与日俱增。鱼雷作为常规的海战武器,急需提升其动力装置的能量特性来满足当今的作战需要。铝粉燃料能量密度大、易于制备、燃烧产物绿色环保,用于水下推进技术,能够显著提升现有动力装置的能量特性。本文对基于铝水反应的水冲压发动机和涡轮发动机的混合动力系统进行研究,首先进行燃烧室内铝水反应初步优化和设计工况下涡轮机性能计算,然后对不同工况下的涡轮机气动性能进行分析,最后进行整体三维仿真模拟,研究系统内部的铝水燃烧特性以及两相流燃气运动规律。对铝水反应的温度特性进行热力学计算,确定了满足涡轮机工作条件的进口燃气温度下的铝水质量比。运用数值模拟的方法研究了不同进水距离下的燃烧室内热流场分布规律,得到了最优的进水位置。根据计算得到的两相燃气热力学参量对涡轮机进行一维热力学计算,初步得到涡轮机的性能特性。对涡轮机在设计工况下进行数值模拟,分析了两相流燃气在涡轮机内部的流动规律和能量损失,计算结果与理论计算吻合较好。通过数值模拟的方法对涡轮机在不同进口总压、不同出口背压的条件下进行计算,结果表明,涡轮机总压损失和功率随着膨胀比的增加而增大,效率则先升后降,在设计工况下达到最大值。最后对整体动力系统进行三维数值仿真,结果表明铝粉颗粒的反应速率与反应物浓度和湍流强度有关,相比燃气相,颗粒相存在着明显的温度滞后和速度滞后,两相流燃气进入涡轮机后在叶片流道内会产生激波并形成流动分离,造成了较大的总压损失。本文使用了数值方法对基于铝水反应的混合动力系统进行了研究,得到了系统内部的两相燃烧流动规律和性能变化,能够为相关的实验研究进行理论指导。