氧碘化学激光在军事及工业领域内的重要应用前景，吸引了越来越多的注意与研究工作。大量研究工作的共同点就是借助对COIL气动物理与化学过程耦合规律的深入理解，达到合理与有效优化COIL性能的目标。这类研究需要获得关小信号增益系数和I2分解程度等重要物理化学参数的详细信息。实验研究方法由于测量手段等限制，只能得到部分参量的平均信息，所以应用计算流体力学方法的数值模拟技术成为分析COIL内在气动物理与化学反应过程、解析各组分三维分布情况的重要手段。本文应用先进CFD方法，发展了三维多组分化学反应流计算程序，对COIL中高速混合与化学反应之间的复杂耦合过程进行了深入研究，获得的主要研究成果如下：　　 ⑴为探索化学反应对系统性能的影响，论文模拟了亚声速段射流COIL在不同流量配比条件下的气体流动与化学反应过程的相互作用，考察了COIL的链式反应机制在流场中的表现。计算结果表明：合理的碘含量可以形成大小适宜的增益，偏离此配比将导致增益明显下降。高碘含量条件造成碘分解反应进程过快，下游无法形成有效的正增益；低碘含量条件下，碘的分解加速机制被抑制，增益水平较低。所以，流量配比选择不当会放大气动条件引起的流场不均匀性。　　 ⑵针对COIL传统的亚声速段射流方式，通过改变射流穿透深度，探讨了不同气动条件对COIL性能及各项参数分布的影响。研究表明在流量配比不变的条件下，混合过快或过慢均不利于获得合理增益。对于一定的流场结构，可以通过调节流量配比来提高平均增益、改善增益纵向分布均匀性。适当的过穿透射流条件能够保证参量横向分布更为均匀，基本消除三维效应。　　 ⑶为获得高总压恢复性能，对超声速段射流的配气方式进行了数值模拟研究，分析了超声速段射流混合机制、增益介质分布特性和总压恢复性能。计算结果表明：超声速段的高速射流影响了混合效率，促使分解反应需要更长的流场长度才能完成。高碘含量下主流无法提供足够的载能介质，降低碘含量会造成分解反应减速，从而无法形成合理增益。在主流无载气方式下，气流速度减慢使分解反应得以在短距离内完成，I2能够被完全分解。合理的流量配比下，光腔位置处可以得到1.2％·cm-1的增益峰值，有效提高了增益利用率与化学效率。　　 ⑷对新型主流无载气、封闭式循环工作COIL的混合喷管流场及化学反应过程进行计算模拟，分析了载气采用氮气后COIL各项性能参数的改变。计算结果表明：亚声速段射流方式已经不适用于N2-COIL，必须采用在超产速段进行射流的配气方式；合理的流量配比可以有效提高增益，达到1.5％·cm-1-2％·cm-1；边界层厚度的减小拓宽了增益的有效分布区域。