爆轰波的研究具有重要的现实意义,爆轰的研究是一个多学科交叉的问题,一方面涉及流体动力学,另一方面还包括化学反应动力学,两方面耦合在一起,并伴有大量能量释放;爆轰过程释放的巨大能量在生产生活中会造成很多毁灭性的灾难,比如碳氢燃料的爆炸事故。因此为了人民财产安全考虑,减小爆炸事故的危害,需要深入研究爆轰的形成过程和传播机理,有效地控制爆轰,做到从根本上抑制爆轰的形成,使其危害降到最低,达到安全防护、防爆的目的;另一方面,随着对爆轰的形成过程和传播机理的进一步研究,人们能够利用爆轰释放的巨大能量,将其高破坏性转化为强驱动力,应用到常规武器领域,航空航天推进领域,爆轰发动机等领域。本文主要通过数值模拟和实验研究了爆轰波的化学反应机理和传播机理,得到一些较为重要的结论如下:1.研究了10-25KPa初始压力下,2H₂ +O₂和2H₂ +O₂+Ar预混气体在直径D=95mm的钢管中的爆轰实验,通过分析获得的胞格结构烟迹片,氩气的加入使得爆轰胞格变大变均匀,在对数坐标轴下胞格的尺度随压力的增加呈线性减小,耦合线性公式为λ=C.P^-n,因此根据胞格的尺度可以预测反应的初始压力。2.对比研究了不同化学反应机理的优缺点以及应用条件,为了研究爆轰波的细节问题,本文采用了9组分48反应的基元反应模型,建立了描述多组分爆轰反应的Euler方程,考虑了复杂的化学反应对爆轰波结构的影响,从细节上研究了爆轰波形成过程不同化学组分在反应中所起作用不同。为了解决基元化学反应源项尺度引起的刚性,对控制方程在时间上采用附加龙格库塔半隐式算法处理,空间上采用五阶高精度WENO格式离散。基于MPI平台开发了大规模并行计算程序。3.应用开发的程序对爆轰波在不同楔面角下的反射过程进行了研究,分别从爆轰波的传播过程和不同化学组分在爆轰波传播中的变化特征进行了分析。随着楔面角的增加三波点轨迹角逐渐减小,三波点轨迹线接近直线,楔面上压力沿楔面呈减小趋势,顶点所受压力最大;采用基元化学反应模型研究了不同化学组分在爆轰波传播时含量不同,所起作用不同,反应物和生成物在整个化学反应中含量的变化最大,而整个化学反应中间产物含量一直很少。4.数值模拟系统分析了不同曲率弯管对爆轰波传播特性的影响,通过对比计算结果揭示了其传播特性的内在机理。爆轰波在弯管中传播受到稀疏波和压缩波的影响,随着曲率的增加上壁面范围出现了熄爆和再起爆机制,下壁面是过驱爆轰传播,并形成横向移动的爆轰波向上壁面移动,爆轰胞格随着爆轰波的不同传播机制大小不同,内外壁面所受压力不同。