本发明属于高温燃烧风洞试验技术领域，公开了一种用于高温风洞燃烧加热器的掺混降温装置及其设计方法。掺混降温装置包括减压喉道段、混气段和扩张段；设计方法将燃气气流通过减压喉道减压并在减压喉道处形成壅塞流动，经过减压喉道后发展至超音速时与高压冷空气进行混合、降温。高压冷空气通过掺混冷气输送管路进入一级冷气管道，在集气环形腔中分流，10%以下的高压冷空气通过冷却环缝供气孔依次进入冷却环缝、混气段，沿混气段内壁形成冷却气膜，余下90%以上的高压冷空气通过二级冷气管道进入混气段与燃气气流混合，再沿混气段壁面、一次扩张段壁面和二次扩张段壁面进入直管稳定段，满足模拟不同马赫数目标来流的冷气流量要求，经济性高。