近年来，随着超燃冲压发动机研究的逐步深入，超燃冲压发动机流场的非定常现象越来越受到人们的关注，流场的周期震荡现象以及点火过程便是最具有代表性的例子。对非定常现象的研究仅仅依靠试验手段很难完成，这是因为一方面非定常试验的成本高，很难得到丰富的研究结果，另一方面，试验无法提取流场的细节，对流场的认识不够深入。随着计算流体方法和计算机技术的发展，计算流体力学已经和地面试验、飞行试验并列成为超燃冲压发动机的三大研究手段，通过非定常计算流体方法研究超燃冲压发动机的非定常现象已经成为可能。计算流体手段不但成本低，而且可以得到各种关心的流场细节，已经成为超燃冲压发动机研制过程中不可替代的研究手段。因此本文将采用非定常计算流体方法来研究超燃冲压发动机的非定常流场。具体来说，本文共分为八章研究内容。第一章为引言，简要介绍了超燃冲压发动机的研究背景，历史以及现状，提取出了超燃冲压发动机的相关研究难点，介绍了本文的主要研究内容。第二章介绍了非定常计算方法。第三章研究了预混可燃气体的非定常燃烧过程，包括Lehr球头激波诱导的非定常燃烧现象和冲压加速器的点火过程，计算结果和试验以及相关文献吻合的非常好。通过这部分研究内容，一方面加深了对非定常燃烧现象的了解，另一方面也对本文所用程序的可靠性进行了验证，为后续工作奠定了坚定的基础。第四章研究了飞行器攻角对超燃冲压发动机点火以及稳定燃烧的影响。这部分内容一方面验证了非定常程序模拟超燃冲压发动机点火过程的可靠性，另一方面研究了攻角对点火的影响机理。试验发现不同的攻角可以导致发动机点火成功与否。由于发动机能否成功点火和点火过程关系密切，因此本文在和试验条件完全一致的来流条件下，通过非定常计算方法模拟了发动机的点火过程，计算得到的壁面压力与推力增益和试验结果吻合的很好。这部分工作准确回答了攻角对点火过程的影响规律。同时发现，4.5度攻角情况下虽然燃烧室壁面压力没有显著提高，但是流场内仍然会出现燃烧现象，只是燃烧效率不高。这就说明，试验中仅仅依靠壁面压力的升高与否作为判断点火成功的标准是不客观的。第五章研究了超燃冲压发动机冷流流场的震荡现象。试验观察到了超燃冲压发动机冷流流场的震荡现象，这种震荡伴随着壁面压力的大幅度变化，必然对发动机的结构强度产生强烈的影响。为此，本文通过大量的非定常算例模拟了各种情况下的震荡流场，得到了震荡产生的机理。这部分工作具有较强的理论和工程应用意义。第六章以开式凹槽的超燃冲压发动机作为研究对象，得到了凹槽和主流之间的质量交换机理，同时发现凹槽构型以及总当量比是影响开式凹槽点火性能的两个重要因素。这部分研究内容得到了三个结论。第一，稳定凹槽内的流动是封闭的，凹槽和主流之间的质量交换主要是通过物质的浓度梯度导致的扩散作用进行的，而不是通过对流作用进行的。这些工作为以后点火过程的分析奠定了基础。第二，总当量比对超燃冲压发动机的点火以及燃烧效率具有重要的影响。高总当量比情况下，后续进入燃烧室的冷燃料对之前的火焰具有熄灭作用，因此总当量比越高，燃烧室的燃烧效率越低。第三，燃烧室的凹槽构型对超燃冲压发动机的点火以及燃烧效率也具有重要的影响。较长的凹槽情况下，进入凹槽的燃料和空气的混合气体具有较低的当量比，这有利于凹槽内的火焰发展。这部分研究内容为研究超燃冲压发动机的点火问题提供了研究方向，为第七章的研究内容奠定了基础。第七章在第六章的基础上，通过大量的非定常研究，在一定的当量比范围和燃烧室凹槽构型范围内，得到了燃烧室出口的燃烧效率与当量比以及凹槽构型之间的定量依赖关系。该关系为快捷的评判燃烧室的性能提供了参考依据，也可以用来进行富油点火边界的预测。本章的另一个重要内容是对富油熄火边界的相关公式进行推导和修正，得到了富油点火边界的预测公式。第八章为结束语。阐述了本文的主要成果和创新点，并对未来的工作进行了展望。