旋涡、凝结都是日常生活和工业生产中十分常见的物理现象,得到了人们的广泛关注和深入研究。在一些特定条件下,比如各类喷管中,这些现象相互影响,产生复杂的相互作用过程,甚至改变相关设备的工作条件。本文采用基于VAS2D程序发展而来的ASCE2D程序,通过设计跟随旋涡移动的网格加密方法,实现了对旋涡演化细节的精细捕捉,并对喷管中的旋涡流动及其与凝结相互作用过程进行了数值研究。首先,针对喷管与旋涡相互作用问题,建立了由Taylor涡和Ludwieg管构成的数值模型,模拟了旋涡通过喷管的完整过程。着重考察了不同的旋涡强度下,喷管内流动参数(喷管轴线压力、波系结构等)和旋涡特征参数(旋涡形状、涡心轨迹、涡心迁移速度、旋涡面积等)随时间的演变规律。结果表明在喷管前部旋涡产生明显的压力扰动;在喉道前后的膨胀区旋涡向外扩散,面积增大但总环量基本维持不变,压力扰动逐步降低。当旋涡较强时,旋涡内部上下位置产生激波,并于涡核处中断。逆时针旋涡接近喉道后,涡心轨迹开始向上壁面偏转,迁移速度受到抑制;旋涡越强,轨迹上抬程度越明显,迁移速度越小。然后,研究了存在水蒸气凝结时喷管旋涡相互作用问题。通过提高驻室总温的方法,实现了旋涡内凝结和主流凝结在时间和空间上的分离,抑制了喷管主流凝结的自激振荡,能更清晰地分析旋涡内凝结与喷管的相互作用。结果表明旋涡内温度降低产生凝结,凝结释放的潜热使得局部温度升高,两者竞争形成了温度、密度和液态水质量分数等参数由涡中心向外周期波动变化的现象;发现强涡由于涡内温度更低在喷管中凝结的位置较弱涡靠前;发现在喷管出口,强涡生成的液滴平均半径较弱涡小,液滴数量较弱涡多;发现涡内凝结速率和液滴增长速率由于水蒸气消耗和跟随主流降温两个作用的影响出现波动;发现凝结会导致涡量向涡核集中,旋涡面积减小;发现旋涡在喷管中输运时涡内成核率先升高后降低,之后再次升高。