爆轰燃烧相比于爆燃燃烧具有能量释放率快、熵增小、热循环效率高等优点。旋转爆轰发动机以爆轰的形式释放推进剂含有的化学能,比传统航空航天发动机结构更简单、热循环效率更高,被认为是最具有发展前景的航空航天发动机之一。本文采取有限体积方法,针对旋转爆轰波的起爆问题,爆轰波不同传播模式形成机制和发动机推进性能优化问题,开展旋转爆轰波传播稳定性与发动机推进性能优化研究。论文的主要研究工作包含以下几个方面:（1）针对旋转爆轰波的建立与传播过程,发展了基于有限体积的数值方法,开发了MPI并行计算程序。控制方程采用带化学反应的欧拉方程,使用10组元和27个可逆化学反应的基元反应模型。为了处理化学反应与流场特征时间不同带来的刚性问题,利用Strang分裂法对控制方程组进行解耦求解。化学反应求解使用拟稳态逼近方法,空间离散采用KNP格式,时间推进采用显式三阶TVD Runge-Kutta方法。算法和程序通过理论解和典型算例进行了验证,结果表明:发展的方法和程序具有较好的计算精度,能够满足旋转爆轰数值模拟的需求。（2）针对旋转爆轰波建立的问题,开展燃烧过程和直接起爆过程的数值研究,并提出了优化方法。针对间接起爆方法,设计一类喷射器,模拟预爆管内燃料爆燃转爆轰过程,讨论流场中热点的形成机制。同时,论文提出调控燃烧室燃料初始分布建立稳定旋转爆轰波的直接起爆方法,研究结果显示:点火时刻,燃料在燃烧室内的填充率影响点火后第一个周期内波前燃料的积累,进而影响启动过程中爆轰波传播的稳定性。当喷注总压为0.4MPa时,能成功建立旋转爆轰波,初始燃料填充率区间为13.4%至26.6%。提高喷注总压有利于增大成功点火初始燃料填充率的范围。论文提出的直接起爆方法克服了传统直接起爆方式点火成功率低的缺点。（3）针对旋转爆轰波传播机理与不同传播模式的形成机制,开展旋转爆轰流场多样性研究,提出了传播模式自发转变的预测方法。数值模拟爆轰波传播模式的特性与模式自发转变过程,建立单波模式、多波同向传播模式和对撞传播模式。数值模拟结果表明:爆轰产物与新鲜燃料接触面发生的爆燃现象是爆轰波传播模式改变的重要因素;在模型发动机中,通过增加燃烧室中初始爆轰波数目,依次观察到燃烧室流场不稳定演化和准稳定演化过程;基于新鲜燃料接触面化学反应导致波前燃料层厚度变化的特征时间,本文确定出发动机内稳定维持同向传播爆轰波数目的下限值NL,并通过改变发动机设计参数,来验证NL的有效性。NL数的提出,实现了发动机模式的控制,对旋转爆轰发动机的实际应用具有十分重要的指导意义。（4）开展燃料喷注条件、爆轰波传播模式和发动机推进性能三者耦合关系的研究。提出燃料提前燃烧比率的统计方法,系统分析了爆轰波不同传播模式与喷注条件下发动机的推进性能和推进稳定性问题。结果表明:间隔喷注下,部分推进剂在爆轰波通过前过早地以爆燃形式消耗掉;当燃料提前燃烧比率增大时,发动机比冲下降;燃烧室中爆轰波数目增多,推进稳定性增强;对撞模式的比冲和推进稳定性比同向传播模式低;爆轰波传播模式与稳定性受燃料喷注参数的影响。喷注总压增加,爆轰波数目增多,推力和比冲增大;喷注总温增加,爆轰波数目增多,推力和比冲减小;稀释气体含量增加,发动机推力减小,比冲增大。（5）以燃料反应能量释放率最大为优化目标,抑制爆轰产物与新鲜燃料接触面化学反应为手段,提出燃料分层喷注模式,提高了发动机推进性能,并分析了流场精细化结构。数值模拟结果表明:在旋转爆轰波阵面上,存在由燃料非均匀性引起的横波结构;在靠近进气界面区域,波面逐渐出现三波点和横向传播的激波;在爆轰波后方,存在显著的反射波干涉现象;相对于间隔喷注,采用分层喷注模式后燃料提前燃烧比率由33%下降到5%,发动机比冲提高了4.4%,燃烧室内压力、推力和比冲的波动幅度减小,发动机出口平均温度降低了19.1%。论文的研究有助于突破制约旋转爆轰发动机工程应用的瓶颈。因此,具有重要的科学意义和工程应用价值。