爆震是限制小型强化汽油机热效率提升的突出瓶颈。爆震发生时会伴随着急剧振荡的燃烧压力,甚至损坏发动机。关于燃烧过程中爆震产生的机理目前主要有两种理论:末端气体自燃理论和爆轰理论。两种理论都认为爆震与火焰-压力波的相互作用有关。压力波的产生则与火焰加速密切相关。因此,本文以定容燃烧弹为研究对象,通过光学测试和理论分析,探究封闭空间中火焰加速产生压力波及火焰-压力波相互作用的过程,为揭示内燃机的爆震机理提供理论依据。本文通过在定容燃烧弹中加装孔板,实现层流火焰加速转变为湍流火焰并产生压力波的过程。试验发现,封闭空间中火焰过孔板加速过程可以分为三个阶段:层流火焰阶段、射流火焰阶段和湍流火焰阶段。从气体动力学的角度分析了火焰加速形成压力波的机理:火焰过孔板是加速传播过程,压缩前方混合气产生压缩波,压缩波互相叠加形成清晰的压力波。基于此,开展了不同初始参数对封闭空间中火焰加速产生压力波的影响研究。通过使用不同燃料发现氢气、乙炔、甲烷、丙烷四种燃料对应的火焰加速强度依次降低;通过改变火花塞与孔板的距离,发现火焰过中间位置孔板加速的现象最为明显并且伴随有压力波,其他位置则无压力波产生;另外,火焰过孔板后的传播速度和压力振荡幅值均随初始压力的升高而升高。本文对封闭空间中火焰过孔板加速过程展开数值模拟,进一步验证了实验结果。根据火焰加速的试验结果,选择氢气作为燃料并将孔板安装于中间位置来探究封闭空间中湍流火焰-压力波相互作用的过程。试验发现,压力波经末端壁面反射之后会与湍流火焰相互作用使火焰锋面发生停滞甚至反向传播。火焰-压力波相互作用会增加火焰表面积,促使火焰再次加速传播。基于此,开展了不同初始条件对火焰-压力波相互作用的影响研究。发现随着初始压力增加,湍流火焰传播速度、压力波强度及压力振荡幅值均增加;惰性气体的稀释对火焰传播、压力波产生及缸内压力振荡具有抑制作用,抑制效果从高到低依次为二氧化碳/氮气/氩气。综上所述,本文通过自主设计的定容燃烧弹,探究了封闭空间中的火焰加速过程、压力波产生过程及火焰-压力波相互作用过程;基于实验结果分析了不同初始条件对上述燃烧现象的影响,从火焰-压力波相互作用的角度为内燃机爆震预测和抑制提供理论支撑。