气波引射器是一种以波转子作为核心部件,利用气体压力波实现能量交换的高效压力能综合利用装置。因其具有运行转速较低、结构简单以及带液能力强等优点,故在天然气开采等领域具有广阔的应用前景。国内外气波引射器相关研究中所采用的的等截面直流道型波转子,存在气体入射及排出过程流动损失较大等问题,并且此项技术目前也尚未在工业生产中得到实际应用。鉴于此,本文首先进行了基于等直流道型波转子的气波引射基础性能研究,全面分析了包括转速、压力端口开闭位置等基础设计参数对于设备性能的影响机理及规律,获得了各参数最优设计方法,以及设备有效工况范围内完整的性能曲线。为减少各类气体流动损失、提升设备工作效率,本文提出采用弯曲、渐扩流道强化气波引射性能的设备改进方法,并对流道弯曲形式、渐扩比等相关参数以及各形式流道的实际应用效果进行了数值模拟计算及对比实验研究。为检验气波引射器在天然气开采工艺中的实际应用效果,本文搭建了煤层气井场气波引射试验平台,并进行了气波引射器的首次现场应用试验。本文获得的主要研究成果如下:（1）根据气波引射原理波图及气体流动（等熵流动方程等）、波动理论（Riemann不变量关系等）,构建了可用于快速计算波转子流道内气体压力、温度等状态参数的分区计算方法。（2）建立了新型气波引射空气实验平台,对影响设备性能的基础参数进行了系统研究,并获得了压力端口位置、转子转速等对设备性能的影响规律以及最优值设计方法。通过实验获得了等直流道型气波引射器完整的性能曲线;1.0～1.7之间的各膨胀比工况下,设备最高总压效率均可达到50%以上,证明了气波引射器在小膨胀比工况下具有高效范围大、综合效率高等优点。（3）通过实验证明了气波引射并行模式的可行性,以及此模式下某一工况性能参数较单工况模式有所下降时,另一工况则会相对提升的性能特点;提出了同步模式与单工况模式性能差异的判断条件。（4）分析证明了后向弯曲流道可有效减轻高压射气及中压产气排出过程的各类流动损失,降低设备运转功耗。实验结果表明:等截面弯曲流道在各工况下的性能均较等截面直流道有所提升,且最大提升量可达14.4%;等弯流道实验范围内的总压效率最高可达65.7%。（5）分析证明了渐扩流道对其内部流动气体具有一定的扩压降速作用。实验结果表明:弯曲渐扩流道在相对压缩比小于一定值ψarc时的总压效率不仅高于等直流道,也会超过等弯流道;中压背压固定时,弯扩流道在80%的有效中压背压范围内的引射率均高于等弯流道。流道弯曲、渐扩不仅可提升设备效率,还会改变中压排气方向、降低中压排气和速度,从而发挥提升中压产气中静压占比、降低设备功耗的作用。（6）对流道截面尺寸与设备性能关系的研究结果表明,流道高度、宽度过大或过小均会对工作性能造成不良影响。本文研究范围内,流道最优高宽比（高度/宽度）均在0.71～1.6之间。实验结果表明,渐扩比相同的弯曲渐扩流道的入口端截面宽、高分别由9.7mm、10.7mm缩小至原尺寸一半时,设备引射率下降比例最小也可达20%。（7）设计搭建了应用于煤层气开采工艺的气波引射试验平台,进行了气波引射器首次工业应用试验。试验结果表明:膨胀比达到α=1.1时,气波引射器即可使低压井复产,并且在α=1.67时的引射率可达到35.1%。试验验证了真实气体压力端口设计的合理性,展现了气波引射器在小膨胀比工况下的性能优势,证明了本文提出的设备结构的合理性以及设备自身优异的抗波动及带液工作性能。