超燃冲压发动机是下一代吸气式发动机中很有前景的一种动力系统。它为高超声速飞行器提供动力,而且飞行器在高超声速状态飞行时,超燃冲压发动机的热效率很高。在超燃冲压发动机燃烧室中,混合是所有过程的开始,也是制约燃烧过程的主要因素。因此,燃料与来流的充分混合是实现吸气式推进系统工程化的关键。在高超声速飞行条件下,来流在燃烧室中滞留时间极短,只有毫秒量级。因此,在超燃冲压发动机燃烧室中,实现燃料与超声速来流的充分混合是一个极大的挑战。这意味着研究超声速气流中燃料射流流场的混合增强机理和设计一个混合效率高、燃料穿透深度大、总压损失小的喷注策略具有极为重要的意义。本文首先介绍了超声速横向射流,然后从超声速横向射流流场研究的多个方面进行概述,即单孔射流流场、多孔射流流场、空气射流流场、激励射流流场、涡流发生器流场以及流场的参数化分析与优化。随后,对本文中采用的数值方法进行介绍,再根据公开文献中获取的实验数据对雷诺平均方程结合SST k-ω湍流模型计算所得的结果进行验证。实验数据和仿真数据的对比证明了本文选取的数值方法用于开展本文研究的可行性和准确性。然后,采用数值模拟方法探究了微小斜坡对超声速横向射流流场性能的影响。分析研究了微小斜坡高度以及氢气喷孔喷注压比对混合效率、燃料穿透深度以及总压损失的影响。基于此分析结果,提出采用激励射流和微小斜坡耦合来进一步提高超声速横向射流流场的混合性能。最终得到的结果表明,氢气喷孔喷注压比周期性变化的横向射流流场,其综合性能更优,实现了混合效率和燃料穿透深度的同时提高。进一步,又提出燃料喷孔和空气喷孔串联的双孔喷注系统。空气喷孔安置在燃料喷孔的下游,主要是探究空气喷孔及其长宽比对超声速横向射流流场的影响,评估空气喷孔长宽比对流场性能的影响,最终发现:当空气喷孔长宽比足够大时,不仅可以增强燃料与空气的混合,还能提高燃料穿透深度,但是不可避免地带来比单孔射流更大的总压损失。紧接着,采用极差分析法深入探究了带有微小斜坡涡流发生器的横向射流流场信息。然后分别以最短混合长度、最大穿透深度、最小总压损失为优化目标得到了三个优化微小斜坡构型,而且三个优化模型的流场性能得到数值仿真验证。最后,基于本文前面的工作,提出空气射流和微小斜坡耦合的喷注策略以综合空气射流与微小斜坡各自的优势,最终得到了总压损失较小、混合长度更短以及穿透深度比较理想的超声速横向射流流场。