爆轰是与爆燃不同的另一种燃烧形式,具有熵增小、自增压和高释热率等燃烧特点。利用爆轰波不同的传播形式可以获得不同特性的爆轰燃烧室。旋转爆轰波作为旋转爆轰燃烧室内的爆轰波,其固有的工作特性使旋转爆轰燃烧室具有稳定的推力输出、较宽的进气范围和较小的能量损失。在实际过程中,预混喷注由于具有较高回火风险,无法应用于旋转爆轰燃烧室,所以非预混喷注形式是旋转爆轰燃烧室走向实际应用的必经之路。气态和气液两相非预混旋转爆轰波由于燃料的属性不同而具有不同的爆轰特性。气态旋转爆轰波与气液两相旋转爆轰波相比,通常具有较稳定的传播特性;而气液两相旋转爆轰波由于涉及燃料液滴的雾化和蒸发问题,爆轰过程更加复杂,在无预热和燃料预蒸发的条件下,两相爆轰波的传播稳定性与气态爆轰波相比较差,但由于液态燃料的高能量密度特点,气液两相旋转爆轰波仍是爆轰燃烧的重要研究方向。本文对氢气/空气以及气液两相正庚烷/空气非预混旋转爆轰波的形成过程、传播模态规律、爆轰波稳定性和燃烧室推力性能进行了数值研究。根据当前旋转爆轰发展中面临的关键性问题,采用了合理的方法对氢气和正庚烷的旋转爆轰进行了分析。首先通过冷态掺混过程系统地对比分析了空气轴向与径向喷注的特性,在得到合理的进口结构基础上,进一步研究了氢气/空气非预混旋转爆轰波在不同影响因素下的特征,探明了新波头的产生与旧波头的消失现象出现的物理机制。对于正庚烷/空气两相非预混旋转爆轰而言,在研究液滴初始直径和预蒸发度对两相爆轰参数影响规律的基础上,提出了液滴在燃料填充区内分布位置对爆轰波贡献的几何预测模型和提高燃烧室爆轰分数的方法,给出了正庚烷/空气非预混旋转爆轰燃烧室的运行规律。根据研究结果,主要得到以下结论:（1）对于氢气/空气非预混旋转爆轰燃烧室而言,空气的喷注方向对氢气和空气的掺混过程影响较为明显。空气径向喷注与空气轴向喷注相比,空气径向喷注时,在进气环缝的扩张段处产生了较为明显的回流区,回流区在径向延伸到燃烧室内壁面处,氢气与空气经过回流区后受到内壁面约束改为轴向流动。空气轴向喷注时,未出现明显回流区,气体直接沿轴向喷入燃烧室。空气径向喷注时,气体进入燃烧室前流动方向受到壁面的约束而发生改变,该结构的总压损失较高。两种空气喷注方式的可爆轰面积比总体上相差不大,但是在靠近燃烧室进口的位置,空气轴向喷注的可爆轰面积比更高。空气轴向喷注的结构中,氢气喷注位置的不同使燃烧室内、外壁面附近的总压分布产生差异,考虑到燃烧室外壁面对压力波的聚敛作用,同时兼顾可爆轰面积比、掺混效率和起爆成功率等因素,最终选择空气轴向喷注、氢气由内壁面喷注的进口结构作为后续三维氢气/空气非预混旋转爆轰燃烧室研究的喷注结构。（2）反应物进气流量、燃烧室总体当量比、氢气小孔数对爆轰波传播模态、稳定性和燃烧室的性能参数有明显影响。燃烧室的进气流量增加后,旋转爆轰波有向多波模态转变的趋势。爆轰波最终的传播模态不受模态转换过程的影响,仅与最终的进气条件有关。当量比为1.2时,旋转爆轰波为单波模态,当量比为0.6、0.8、1.0、1.4时,为同向双波模态,当量比为0.4时无法获得稳定自持的旋转爆轰波;燃烧室总体当量比为恰当比时,爆轰波形成所需时间最短,爆轰波的传播稳定性最高。当量比从贫燃变化到富燃过程中,燃烧室运行范围先扩宽后变窄。在当前旋转爆轰燃烧室结构下,氢气小孔数为40、60和120时,旋转爆轰波为单波模态;小孔数为90的结构下为同向双波模态。由于氢气小孔数为90时,旋转爆轰波前气体掺混均匀,所以该小孔数结构下的爆轰波具有最高的传播稳定性。爆轰波在不同小孔数的燃烧室内形成过程较为相似,旋转爆轰波最终的传播方向与激波对撞点的位置和该位置附近当量比的分布有关。（3）正庚烷液滴初始直径较小时,能够完全被爆轰波消耗。当液滴初始直径增加,爆轰波后存在未燃尽的液滴。爆轰波传播速度随着正庚烷预蒸发度的增加而增加。爆轰波速度亏损随着液滴初始直径的减小和的增加而减小,在当前研究范围内,爆轰波速度亏损为5%-30%。燃烧室内爆轰分数随着的增加而增加,存在模态转捩液滴初始直径（约为20μm）,在该初始直径下燃烧室内的爆轰分数最低。液滴初始喷注位置远离爆轰波时,它们能够直接与缓燃面接触并在燃料填充区内有较长的驻留时间。然而,当液滴初始喷注位置靠近爆轰波时,它们无法在燃料填充区内充分蒸发便被爆轰波消耗。液滴蒸发高度随着预蒸发度的增加而减小,随着初始直径的增加而增加。提高气体的预热温度能够有效增加燃烧室内爆轰分数,缓燃面对燃料填充区内的顶层液滴蒸发有促进作用,激波三叉点产生的冲击波能够透过缓燃面进入燃料填充区内,有利于液滴的蒸发。