高空发动机在地面试验时,要模拟其在高空的工作条件,就需为发动机创造高空工作的真空环境。对于大推力高空发动机,要实现较高的真空度,通常采用引射系统对真空舱进行抽吸,保证发动机进行真空点火时真空舱压力满足模拟的点火条件。本文以大推力氢氧发动机真空点火的引射系统为研究对象,目标是满足引射系统抽吸3kg/s预冷低温氢气的同时能保证真空舱压力不高于5kPa。利用CFD数值模拟平台,引入平衡凝结相变模型和真实气体模型,对模型进行验证,然后在此基础上对两级引射器进行研究。本文的主要研究工作如下:(1)建立水蒸气的平衡凝结相变模型,模型中假设蒸汽状态一越过气液饱和线就立即冷凝或蒸发,不存在过饱和状态。(2)用相变模型和真实气体模型对国内YF-75D高空模拟试验系统的环形蒸汽引射器进行数值模拟,并对比理论计算结果、试验数据和理想气体数值模拟的结果。对比之后发现考虑相变和真实气体模型后,数值模拟的精确度更高,结果更接近试验值。(3)在国外Sriveerakul等人的中心蒸汽引射器模型中加入相变模型进行数值模拟,结果同样证明考虑蒸汽冷凝相变后数值模拟结果与试验结果更接近。并分析在环形引射器和中心引射器工作时,激波、膨胀波等引起内部流场变化的规律。(4)参考国外发动机高空模拟试验系统,给出220t大推力氢氧发动机的真空点火试验系统结构,并设计出两个用于真空点火试验的两级蒸汽引射系统缩比模型。通过数值模拟验证了两级引射系统缩比模型的可行性,并对两个模型进行了对比。其中,两级“中心引射+中心引射”的引射系数略高于两级“中心引射+环形引射”,加入相变模型和真实气体模型后引射系数较理想气体模型低。(5)通过数值模拟,分析了入口工况对两级“中心引射+中心引射”引射性能的影响。结论是,增大一、二级引射器的工作蒸汽温度或引射氢气的入口压力,可以增大引射系数;在引射器稳定运行阶段,提高一、二级引射器的工作蒸汽压力或引射氢气的入口温度,引射系数降低。