旋转爆震发动机是基于爆震燃烧的一种新型动力推进装置,通常采用环形燃烧室,其内有一道或数道连续旋转的爆震波在燃烧室中沿圆周方向连续传播,具有极其复杂的流动状态,因而实现旋转爆震燃烧的高效热工转化是旋转爆震发动机研究的重要问题。本文的研究分析以数值仿真为主,主要探究了旋转爆震燃烧模型及其高效喷管的设计方法。开展了旋转爆震燃烧室模型的理论和数值仿真分析,采用特征线方法构建二维旋转爆震燃烧模型,分析工作状态（包括燃料种类、化学反应当量比以及燃烧室下游反压）对旋转爆震流场结构的影响,并基于已有计算模型,优化了二维旋转爆震特征线程序,使理论分析模型更加接近真实流场。此外,还开展了旋转爆震数值仿真研究,计算分析不同燃烧室结构、起爆条件、出口反压以及喷管模型对于旋转爆震模态的影响,归纳总结旋转爆震燃烧室出口流场的时间和空间特性（均存在类三角函数变化规律,爆震燃烧室的工作状态和反应条件仅仅影响这一变化规律的幅值和频率）,为进一步开展旋转爆震喷管设计提供理论支持。基于旋转爆震燃烧流场结构规律,开展了旋转爆震喷管设计研究,通过数值仿真方法研究了多种设计参数的选择对于旋转爆震喷管工作特性的影响,研究结果表明,将特征线和等马赫数方法相结合的设计理念来设计的塞式喷管结构可以较好的适应旋转爆震燃烧的复杂流场,经过初步优化后的旋转爆震喷管在设计点的总压恢复和推力系数可以达到92.3%和0.9;相比于爆震喷管设计点工作状态,较低的喷管压比反而具有更高的喷管性能;此外,旋转爆震燃烧室和喷管的耦合特性对于旋转爆震发动机性能的影响表现为提高了旋转爆震发动机的总压恢复和推力。针对三维旋转爆震喷管内的复杂流场结构,分析了旋转爆震喷管内的斜激波分布规律和控制规律,深入探究了管内激波与喷管性能间的相互关系,并通过简化模型来分析管内激波结构的控制方法以及相应激波损失的量化。结果表明:爆震喷管流场内存在一道绕喷管壁面螺旋分布的激波,管内激波结构的分布规律主要是由波前气流角和激波前相对气流速度决定的;单个循环内爆震喷管工作状态依据管内螺旋激波在爆震喷管内的分布可以分为四种,旋转爆震喷管在第三和第四工作状态下的工作性能较差;圆管内流场的损失来源不仅仅来自于气流经过激波所造成的损失,还包括由激波运动所造成的圆管内存在周向掺混损失,其大小随激波强度和激波角度的改变而改变。最后基于已有设计规律,设计制造了旋转爆震喷管实验结构,初步搭建了旋转爆震喷管实验,用以研究旋转爆震喷管在设计工作状态下的工作性能和流场结构,验证旋转爆震喷管数值仿真的准确性。