可反应气体中的爆震起爆（Detonation Initiation）是燃烧与激波、湍流等现象高度耦合的强非线性过程。爆震起爆可包括多个阶段,其中最关键的过程是从高速湍流火焰（CJ-爆燃波）向爆震波突然、剧烈地转变,即”Onset of Detonation”。爆震起爆时,不论采用哪种起爆方法,都必然经由该过程。为与爆震起爆（Detonation Initiation）相区别,本文称之为“爆震波起爆瞬态过程”。爆震起爆瞬态过程是爆震起爆的关键,也是燃烧和爆轰物理中亟待研究的关键科学问题之一。虽然爆震起爆研究已逾数十载,爆震起爆瞬态过程因其高度的瞬时性和不确定性,仍然缺乏足够精细的实验观测,遑论其机理研究。本文采用实验、数值仿真和理论分析等手段,详细研究了爆震起爆瞬态过程的现象和机理。本文实验在矩形截面爆震管中进行。爆震管中稳定传播的爆震波通过一个多孔板后,爆震波熄灭,在孔板下游形成高速湍流火焰,并在下游未燃气体中驱动一道前导激波,形成典型的CJ爆燃波结构。随后该爆燃波会突然向爆震波迅速转变,呈现爆震波起爆瞬态过程;或经过一段时间的传播,逐渐衰减至起爆彻底失败。本文第二章采用压力测量、光敏传感器测速、高清纹影拍摄和壁面烟膜等手段对孔板后爆震起爆瞬态过程或起爆失败过程进行精细的、同步的、较全面的观测,实验不仅获取了不同条件下爆震波起爆瞬间的清晰图像,同时也揭示了起爆的动态过程。本文第三章在此基础上对爆震起爆瞬态过程中燃烧流场结构的演化进行详细分析。实验观测和分析主要有以下发现:1)通过调整实验条件,发现并确认了在稳定和不稳定混合气中,爆震起爆瞬态过程宏观上均存在两种主要起爆模式,即平缓起爆和急遽起爆模式;且较高初始压力的气体中通常发生平缓起爆,临界初始压力气体中较易发生急遽起爆;两种起爆模式之间没有明显的界线;2)本文通过多种手段同步精细观测发现,与前人研究结论不同,急遽起爆并不是直接由一道能导致高度过驱的强激波引发的,而是一个复杂的三维过程,通常先在一侧已发生较平缓的起爆,然后才在对侧形成强过驱爆震波,并强烈撞击对侧壁面;以往实验中观测到的超强过驱现象往往是管道三维效应导致的认识偏差;3)对爆震波起爆时燃烧流场结构发展过程进行进一步精细分析,发现两种起爆模式具有共同的起爆机制,均遵循局部反应加快——局部热点和胞格形成——前导激波与反应区逐渐耦合的过程,但因反应强度的放大速率和放大效果不同,才产生完全不同的宏观表现。为了进一步理解爆震起爆瞬态过程发生的机理,本文第四章采用一维数值模拟对爆震起爆瞬态过程进行详细研究。通过模拟混合气中活塞驱动激波起爆,追踪起爆瞬间气体温度、压力、反应物组分及其它参数的变化,详细分析了一维爆震起爆的不同起爆模式,发现其超临界起爆模式和过驱度较低的临界起爆模式与实验获得的平缓起爆模式吻合,其过驱度较高的临界起爆模式与实验获得的急遽起爆模式对应。仿真结果也表明反应强度的增强和前导激波/反应区逐渐耦合导致了爆震起爆,与实验结论一致。本文第四章还对不同能量密度（诱导激波强度）下爆震起爆所需的临界能量进行分析,发现其且与Lee-Vasiljev模型吻合,并将该模型从冲击波起爆扩展到了中、低强度激波起爆,构成一个勺状起爆能量曲线;同时还发现了临界起爆激波强度和最小起爆能量这两个新的起爆边界。本文第五章根据数值模拟发现的不同起爆模式,对爆震起爆一般过程进行抽象描述,确定了爆震起爆的两个关键路径,即化学反应自发增强和激波透射诱导化学反应增强。前者即已被学界广泛接受的SWACER原理;本文着重采用特征线方法对后者进行了气体动力学过程建模和反应动力学分析,发现特定条件下激波透射导致的波后温度急剧升高是激波透射诱导化学反应增强的根本原因;一定条件下激波透射也可能导致化学反应削弱。进一步的,本文将SWACER原理与激波透射诱导化学反应增强原理相结合,完整地解释了实验中的平缓起爆和急遽起爆现象的物理机理。在此基础上,本文第五章还通过p-v图对爆震起爆条件进行了定性分析,探讨了超临界起爆、临界起爆和不起爆发生的条件。