文献综述：
水下燃气射流在工程中有广泛应用，涉及到金属冶炼、水下推进、水下弹箭发射等诸多领域。以脉冲爆轰发动机（Pulse Detonation Engine, PDE）水下点火为例，出口爆轰波及其高速燃气射流在水中泄放后形成一种复杂的气水两相体系。爆轰波首先从脉冲爆轰发动机出口排出，紧随其后的高温高压高速燃气喷射进入水流场，并在出口处形成瞬态燃气泡。然而，由于水为不可压缩流体，且相对于气体有较大的质量惯量，使气体在水中的扩散运动过程形成复杂的气液掺混与两相界面不稳定等现象。燃气泡在水中不断迅速产生、扩大、断裂并消失，在此过程中，高温高压高速燃气与水介质之间不但有汽化相变等复杂现象，而且在发动机喷管内部会形成极为复杂的波系传播和相互干扰。与此同时，气液界面上的强掺混效应、气液边界演变、界面不稳定性和射流内部激波结构的传递又会引起水流场中压力、温度、密度等物理量出现强烈的脉动。
水下燃气射流的研究已经形成了一个含相变的两相紊动浮射流的综合性流体力学问题，在实验研究、理论研究和数值模拟研究方面都具有很高的学术价值。研究水下燃气射流的动力学形态、相关现象及动力学机制，了解水下燃气射流的传播特性和相关现象，无论是在国计民生还是军事国防方面，都具有重要意义。
然而正是由于水下燃气射流是高瞬态复杂的多相流体力学问题，使与该研究方向相关的理论探索和实验研究都在不断摸索试探中，同时因其军工背景与军事技术不公开的原因，相关研究的国内外参考文献并不多，而且大多模糊其词。
实验研究方面，戚隆溪等[1]研制了水下高速气体射流实验系统并发展了相应的测试手段，通过实验途径研究了水下高速气体射流的动力学特性，测量了射流轴线静压分布并揭示了水下高速气体射流均压和掺混两个过程的基本规律。施红辉等[2]对水下超音速气体射流进行了实验研究，发现了射流回击现象，指出水下欠膨胀气体射流是一个震荡流，当喷嘴滞止压力为1MPa时，震荡的平均频率为2.5Hz。王柏懿等[3]在静止水槽里对水下超声速气体射流的动力学特性进行了实验研究，通过流场可视化、脉动压力测量以及同步校验，揭示了单个回击现象的演化过程，得到了回击现象产生的力学机制。何淼生等[4]应用高速摄像的流场可视化方法，对静水环境下的水下欠膨胀超声速喷嘴起动和关机阶段的射流气泡发展及气水界面的动态不稳定性进行了对比研究，指出入口压力的提高有助于抑制水环境对射流边界的作用包括射流颈缩、胀鼓以及随后可能发生的回击现象，提高射流的稳定性。施红辉等[5]采用高压气体（压缩空气）作气源，搭建了三维水下超声速气体射流实验装置，分析了气体射流初期气泡运动演化过程，引进了非圆整度的概念，定量分析了水下气体射流初期气泡运动及形态变化的一些规律。Sina Ghadi等人[6]利用烟线法和高速摄影技术研究射流震荡、脉动频率、激发类型等因素对受限圆形湍流射流中剪切层相干涡旋结构发展的影响及其动力学特性。Harekrishna Yadav等人[7]利用粒子图像测速仪（Particle Image Velocimetry, PIV）研究了轴对称脉动射流的流动特性和混合特性，考察了频率与幅值对脉动射流的湍流/非湍流（Turbulent/Non-turbulent, T/NT）界面特性的影响。
在数值模拟方面，曹嘉怡等[8]采用均质平衡流的mixture多相流模型和标准-湍流模型，运用有限体积法和SIMPLE算法，在FLUENT中考虑了求解了不同工况下的二维水下燃气射流的湍流流动，包括不同扩张比、不同水深和不同来流情况下喷管射流流场的特性。朱卫兵等[9]采用VOF（Volume of Fluids）模型分别对水下等温高速气体射流和热高速气体射流动态流场进行了气水耦合数值求解，其中热高速气体射流考虑了汽化因素对气泡内气流场的影响，数值模拟了气泡的形成、发展、断裂及融合过程，得到了水下点火初期的流场特征。王超等[10]从实验和数值计算两方面研究了超声速气体射流在水中的喷射过程，针对实验工况，基于VOF方法建立了水下超声速气体射流的二维轴对称数值计算模型，数值模拟了射流初期气泡运动演化的复杂过程，分析了水下超声速欠膨胀射流的流场结构，包括压力和速度等参数分布及变化规律。张焕好等[11]基于Mixture多相流模型、标准-湍流模型以及Evaporation-condensation模型，建立水下超声速气体射流的二维轴对称计算模型并编写了相应的计算程序进行数值模拟，研究了超声速气体射流在水中传播过程的流动特性。描述了水下射流空气泡的形成及演变过程，分析了气液两相间的强烈掺混效应而引起的界面不稳定以及气泡内流动结构。唐云龙等[12][13]依据水-蒸汽相变的热力学原理，建立了蒸发-冷凝过程的判别标准，设计了一种解决水下超音速燃气射流复杂相变过程的计算模型，并运用到水下固体发动机有相变的燃气射流过程中，对射流的四个典型过程中蒸汽的产生和运动做了分析；并采用轴对称模型对不同工况下的二维固体火箭发动机模型进行数值模拟，获得了推力壁震荡曲线，研究了固体火箭发动机水下燃气射流结构的变化对推力壁震荡幅值与频率的影响。Douglas A等人[14]利用多维数值模拟研究了TNT炸药在水雾中起爆后反应前锋和前导激波的分布以及传播情况，并提供了一种利用散步的细水雾来抑制爆炸冲击波的新方法。
在脉冲爆轰发动机的水下工作状况研究中，张贤康[15]开展了脉冲爆轰发动机水下试验和理论计算，试验研究方面，搭建了水下环境条件下脉冲爆轰发动机试验平台，采用汽油-空气混合物作为推进剂，在点火频率为12Hz以内时得到了稳定的爆轰波；数值计算方面，推导一维、二维CE/SE方法计算格式，通过数值模拟了水下环境条件气液两相脉冲爆轰发动机的流场规律，考察了不同填充压力、不同背压下，脉冲爆轰发动机的平台压力及排气时间的变化情况。周帏, 翁春生[16]基于FLUENT软件，采用多相流Mixture模型对PDE出口爆轰波及高速射流的非稳态过程进行了数值仿真，分析了射流的结构、气泡的变化过程，研究了脉冲爆轰发动机出口流场特性，虽然研究未考虑水的相变影响，但仍能为脉冲爆轰发动机水下工作性能研究提供参考。
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- 施红辉, 王柏懿, 戚隆溪等. 水下超音速气体射流[C]. 第十九届全国水动力学研讨会文集, 2005. 75-81
- 王柏懿, 戴振卿, 戚隆溪等. 水下超声速气体射流回击现象的试验研究[J]. 力学学报, 2007, 39(2): 267-272
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