液体火箭发动机是重型运载火箭重要组成部分,相比固体火箭发动机,采用碳氢燃料作为推进剂的液体火箭发动机具有高比冲、推力可调、无毒等优点。液体火箭发动机冷却通道和燃烧室内存在复杂的流动与燃烧过程,流动燃烧的稳定性决定着火箭发动机是否能安全可靠地工作。流体密度变化导致的热声效应是造成流动和燃烧不稳定的重要因素。燃料喷注时,不同温度流体相互掺混,由于短时间内的物性变化会产生热声振荡。当压力高于碳氢燃料临界压力,流体密度等物性发生急剧变化,流动振荡更加显著,因此有必要针对燃料在超临界压力喷注过程中的热声振荡现象展开研究。本文针对超临界碳氢燃料喷注过程中的热声振荡开展数值模拟研究,并且探究了超临界压力下的热声波叠加现象。本文主要内容包含以下部分:(1)建立超临界压力下稳态与非稳态数值计算模型,通过数值计算模型与相应实验进行对比,验证本文所采用湍流模型,物性计算方法等数值计算模型的可靠性。(2)以液体火箭发动机同轴剪切喷嘴燃烧室作为研究对象,对超临界压力下低温正癸烷向高温正癸烷喷注过程中,由于高温正癸烷被快速冷却导致密度剧烈变化进而引发的热声振荡现象进行数值模拟。研究了出口压力、高温正癸烷流动速度与温度、低温正癸烷喷注速度与温度对热声波振幅与频率的影响。研究表明:当高温正癸烷被快速冷却时,其自身体积快速收缩,同时由于附近高温正癸烷的惯性导致压力先增大后减小,快速交替变化,从而产生热声波在高温正癸烷中传播。热声波振幅与频率的大小主要由高温正癸烷在不同压力与温度下的热物性决定。热声波的频率随着高温正癸烷声速增大而增大;热声波的振幅由高温正癸烷的相对压力系数与温度变化率共同决定。(3)以超临界甲烷受周期性温度激励产生的热声波作为研究对象,分析了二维热声波叠加形成驻波的条件,分析了影响二维驻波波腹处压力值、驻波频率、驻波波形图的因素。结果表明:当热声波波长与正方形边长存在比例关系时,二维热声波叠加形成驻波。驻波波腹处压力峰值由甲烷热物性与温度变化速率影响,驻波频率由甲烷声速决定。驻波波形图受相位差,波数等因素影响。