脉冲爆震发动机依靠爆震燃烧自增压,热循环效率较高。与传统动力装置相比,燃烧室内触发高压高温的爆震波,整个工作过程是非稳态的。对脉冲爆震发动机的非稳态工作的深入了解,是发挥其性能优势的基础。本文以脉冲爆震发动机工程应用为研究背景,通过模拟与实验手段,对单管旋转阀式脉冲爆震燃烧室(Pulse Detonation Combustor,简称PDC)非稳态进气与起爆性能进行研究,主要工作内容与成果如下:针对吸气式的PDC,提出内外涵交替进气的筒形旋转阀方案,介绍PDC模型总体方案及旋转阀、进气道和点火凹腔等试验件结构,给出协调工作控制系统方案,以及供油与雾化方案。对该雾化方案进行雾化特性研究,研究发现液滴粒径随气压和油压的增大而减小,液滴尺寸分布随着气压的变大而变得更均匀。为了给旋转阀式PDC的助爆措施的结构方案提供理论基础,对助爆措施的机理展开系统研究。通过分析爆震波速度特性以及胞格特征,发现扰流片的宽度对爆震波的传播特性的影响较小,堵塞比对爆震波传播影响较大。螺旋爆震波在管内传播时,遇到扰流片后其可以保持传播状态的压力范围缩小,增大扰流片宽度,极限压力进一步变大。如果爆震波成功从预爆管传播至主爆管,爆震波速度至多下降至0.6倍的CJ速度。对于高活性混气,爆震波在突扩段形成局部爆炸,触发过驱爆震波。对于低活性混气,在突扩段没有形成过驱爆震波,爆震波速逐渐恢复。通过化学反应动力学分析可知,高活性混气的爆震波不稳定性参数较高,更容易形成局部爆炸。在突扩比为1.34的通道内传播时,d?(28)1可以作为爆震波能否成功传播的依据;在突扩比为4的通道内传播时,d?增大至2左右。对PDC内非稳态进气特性进行数值模拟研究。分析了爆震管与外涵道的气流分布,发现爆震管内气流沿周向的分布不均匀,在爆震管头部形成回流区。在外涵道进气孔处气流速度最大,随后迅速下降,在相邻进口之间的外涵道中存在涡旋。研究了爆震管总压和流量参数随着进气孔参数和工作频率的变化,发现总压与流量与进气孔面积变化有关,工作频率对其影响不大。当进气孔角度变大,气流在爆震管的穿透深度较大,总压损失减小。研究了爆震管内总压恢复系数和进气效率随进气孔型面的变化,当型面由圆柱面变为锥形面,内涵流量增大,外涵流量减小,爆震管内进气效率提高,总压恢复系数变大。测量了旋转阀式PDC模型流阻特性,发现模型的冷态阻力随进口压力增加呈近似线性增大,爆震管的总压恢复系数随进气马赫数的增大而线性减小,流阻系数随着进气马赫数增大而略有增大。对旋转阀式PDC模型的起爆性能进行研究,探讨凹腔点火、射流点火以及预爆管点火方式的多循环爆震波起爆特性。采用凹腔点火方式的模型频率为10至30Hz时可以连续工作,但是没有获得连续的爆震波,且压力峰值随着频率增大而减小。分析了点火提前/滞后时刻对PDC工作的影响,提前点火时,模型产生掉频现象;滞后点火时,掉频现象消失,前导激波压力峰值随着点火时刻的增加而下降。针对采用射流点火方式提出旋转阀与气动阀组合进气方案,并对流场进行数值模拟研究,发现进气效率提高,爆震管总压恢复系数上升。该模型在20Hz工作频率可以获得连续稳定的爆震波。通过高频间歇阀控制氢气/空气混气供入预爆管,PDC模型在最大工作频率30Hz下可以获得连续爆震波。研究扰流器形式对多循环DDT(Deflagration-to-Detonation Transition)过程的影响,发现粗糙管的存在支持紊流掺混以及激波-火焰相互作用,并最终通过DDT过程形成爆震波。