论文以悬臂斜坡喷注器为研究对象,采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法,对悬臂斜坡下游流场结构、燃料/空气混合特性、不同结构参数对燃料/空气混合的影响进行了系统的研究。利用丙酮PLIF光学探测手段,对超声速流场中悬臂斜坡下游燃料/空气的流动与混合特性进行了研究。结果表明:燃料可以在很短的距离内扩散至悬臂高度;涡生成角构型相对基准构型在纵向截面的燃料分布差距不大,两者在下游燃料分布的上边界受到高度的影响;燃料分布的下边界受到涡生成角的影响,其中涡生成角度越大,燃料会在更短的距离内被卷吸到下壁面。缝形喷口相对于圆形喷口在高度方向穿透度基本不变;在下游水平双缝构型相对于水平单缝在展向穿透度小,向下穿透的深度较深。双喷口构型中单个喷注体喷注的燃料在下游横截面的形态类似于基准构型,同时受到双悬臂的影响,呈现分对称分布;相同喷注角度的双喷注体构型在下游的发展受到了气流影响,在展向的分布受到了抑制。双喷柱体构型中,具有不同喷注角度的双喷注构型,高喷注角喷注体喷出的燃料分布对称;低角度喷注体喷出的燃料受到高喷注角影响,向双喷注体之间偏转,两个不同角度喷注体有相互融合趋势。利用大涡模拟得到的数值仿真结构,对悬臂斜坡喷注器的涡量图分析知,流场涡的产生源于压力场与流动分离;悬臂斜坡中,斜坡角度造成了轴向涡形成的位置与强度不同。后掠构型的存在不利于轴向涡的生成;三角截面悬臂构型喷口后流向涡向下壁面运动,不利于燃料与来流通过轴向涡进行混合。对双悬臂构型数值仿真得到的流场结构分析知,单个较小悬臂构型不利于轴向涡的形成;双悬臂相互的作用,喷口后单个悬臂的上下形成一轴向涡,喷出燃料的上部有远离中心对称面的倾向。实验与仿真结果的对比显示,数值仿真的圆形喷孔的构型的横截面燃料分布范围与实验结果符合较好;缝形喷口的构型,燃料在横截面上展向的分布与实验结果符合较好。仿真结果较好的模拟了燃料在横截面上分布的形态,能够模拟出燃料在垂直于来流方向的运动变化趋势。针对基准构型、涡生成角构型、双喷口(等喷角、异喷角)、缝形喷口构型(水平单双缝、垂直单双缝)进行了数值仿真,提出了用于评价混合场计算结果的四种性能参数指标,分别为混合效率、流场混合效率、质量分数中心、面积比。结果显示:较大的涡生成角能够提高130mm后的混合效率的增长,在近场的效果不够明显;水平单缝构型相对其他逢形喷口构型具有更大的混合效率。双喷注体构型中,合适的间距会提高燃料的混合效率,相反会损害;不同角度并列的双喷注体有害于混合效率的提高。流场混合效率能够评价燃料在下游截面上的混合均匀度,根据单悬臂构型中流场混合效率的变化规律,将下游流场分为三个区域,分别为近场快速增混区,近场后增混减缓区,之后的恢复增混区。近场快增区是评价不同构型的增混效果的关键。水平缝形喷口相对圆形喷口具有较优的增混效果;涡生成角构型增混效果不明显;并列布置的双喷注体有一定的增混效果,且与双喷注体之间的间距关系不大;不同角度悬臂并列的双喷注体增混效果明显高于其他构型。水平单缝构型能够有效提高燃料的质量分数中心;双喷注体构型会降低燃料的质量分数中心,不同角度双悬臂在近场会显著改变燃料的质量分数中心。涡生成角构型对燃料分布面积比影响较小;水平单缝喷口相对其他缝形喷口,喷注的燃料在下游扩散度较好。