本文以中科院力学所的JF-10爆轰驱动高焓激波风洞为背景,在较宽的总焓(总温)总压范围下,通过风洞喷管流场和试验段压缩拐角模型、双楔与双锥模型流场的连贯计算,开展高焓风洞中激波/边界层流动的数值重建与机理分析。首先在总温4000～10000K、总压10～99MPa、总焓5.3～27MJ/kg范围选取多组驻室条件开展喷管热化学非平衡流场数值模拟,分析流动特性随驻室参数的变化规律。重点研究各个总温条件下,提高驻室压力对抑制气流在喷管膨胀过程中出现的热化学冻结现象和降低试验段自由流非平衡程度的效果。为后续开展试验段激波/边界层相互作用流动研究提供了很宽速度和密度范围的风洞自由流条件。在开展试验段模型流场计算之前,首先以压缩拐角为例,分析了流向网格分辨率对有效捕捉流场结构的影响,提出以流向网格尺寸与当地边界层厚度之比作为计算结果达到网格收敛的流向网格判据参数。然后分别开展了多组风洞运行条件下的压缩拐角流动、双楔流动的数值模拟与分析,并通过对比相同总焓或相同速度的平衡自由流条件下的流场,研究高焓风洞自由流非平衡对流动的影响,结果表明,流动没有分离或微弱分离的情况下,非平衡自由流与相同速度和马赫数的平衡自由流下的流场结构、壁面特性分布一致。但对于存在较强分离的压缩拐角和双楔流动,即使保持相同的速度,自由流的非平衡仍会明显促进分离。这说明,对于存在激波/边界层相互作用且流场波系结构复杂的流动,自由流热化学状态的影响要大于钝体简单外形情况,这类流动中,相同气流总焓条件下速度或马赫数差异带来的影响增大。拓展优化课题组非平衡流场计算程序,实现三维多块网格并行化计算。通过进行有限展长的三维压缩拐角、三维双楔流动的数值模拟,分析流动沿展向的变化及其与对应二维流动结果的差异,考察三维效应的影响。结果表明中心对称面附近和二维流场无明显差别,但离开中心对称面后,激波强度减小,激波脱体距离和分离区逐渐减小。在模型侧缘附近压力急剧降低,模型上方的高压气体向侧缘一侧膨胀,产生一系列膨胀波。本文关于高焓风洞喷管及风洞中激波/边界层相互作用流动的数值模拟与分析,将为详细了解高焓风洞流场特性,有效开展非平衡实验研究提供参考依据。