水下燃气射流是指燃气膨胀加速后,对液相水环境发生冲击。与燃气性质相比,液相水环境具有大惯性、高密度的特点,所以燃气在水中作复杂的气液掺混流动,并伴随着介质间的传热传质等现象。水下气体射流具有重要的工程应用背景,从早期冶金行业使用气体射入到液态金属中来进行液态金属搅拌和气体-金属反应到近期以燃气喷射为动力的固体火箭发动机,关于水下燃气射流的研究一直是国内外学者的关注点。研究水下燃气射流,对多相流学科的发展和以水下燃气喷射为动力的工程应用都起到了重要的作用。本文以Ansys Fluent作为数值计算的研究工具,建立了考虑相变过程的水下燃气射流计算模型。研究了轴对称射流条件下气泡的生成与演变过程,观察到“颈缩”、“胀鼓”、“准回击”等水下气体射流的经典现象。研究了变工况非轴对称条件下燃气泡的生成与演变过程:受气液两相流剪切力和射流的不稳定性影响,燃气泡呈现“非对称”外形,通过对有无相变过程的射流工况进行对比,发现相变过程会增加燃气射流的动量,产生的蒸汽主要在射流前端的“涡区”驻留;在点火初期,来流会在喷管出口造成较大压力升,可通过提高喷管的“开盖压力”或延迟“开盖时间”等对喷管结构进行保护,来流对尾流场的压力脉动具有一定的抑制作用;燃气射流阻力与水深和攻角成正比,随着水深的增加,燃气射流核心区范围和速度减小。