旋转爆震发动机(Rotating Detonation Engine,简称RDE)是一种基于爆震的新型推进装置,具有放热快、热循环效率高、结构简单的特点,成为近年研究热点。本文在气相非预混RDE中进行实验,并结合数值模拟,对RDE中火焰与压力波的传播特性进行研究。实验中,通过改变反应物当量比、质量流率、燃烧室长度、燃烧室环缝宽度、尾喷管构型及氧化剂喷注面积等因素,并通过开展长程实验,得到了不稳定工作模态和稳定工作模态,结合离子信号、压力信号和高速摄影图片,对不同工作模态下的火焰与压力波进行分析。数值模拟中,采用了 4种不同构型的尾喷管,分析了不同质量流率下,RDE的内流场结构和工作特性。结果表明:点火阶段,外壁面和内壁面火焰发展快于中间火焰,在随后的双波对撞过程中,火焰与压力波先解耦再稱合。熄火阶段,离子信号峰值、压力峰值及压力波的传播速度逐渐降低,火焰与压力波耦合传播一段时间后解耦熄火。轴向脉冲爆震模态下,压力波沿轴向做高频周期性运动,向RDE出口传播时,压力波强度逐渐衰减,向燃烧室入口传播时,压力波强度先衰减,在入口附近增强。燃烧室长度增加后,轴向脉冲爆震的频率有所降低。在当量比较小,且燃烧室长度较大的条件下,出现了声学耦合现象。燃烧室环缝宽度和氧化剂喷注面积对爆震波传播特性有较大影响。当燃烧室环缝宽度不变时,随着氧化剂喷注面积的减小,依次得到稳定传播的单波、同向双波和四波对撞模态,爆震波速度、压力峰值和离子信号峰值按此顺序逐渐降低。RDE稳定工作时,火焰与压力波耦合。单双波交替和爆震波转向过程中,都存在压力波、火焰的对撞,且转变过程中的压力峰值和离子信号峰值较小。随着发动机工作时间的延长,爆震波波前爆震产物有所增多,而爆震波速度有所下降,并最终趋于稳定。爆震波波前混合物中存在部分爆震产物是造成爆震波速度亏损的原因之一。当燃烧室出口不加喷管和加扩张喷管时,随质量流率增加,爆震波高度先增后减,爆震波速度和燃烧室出口平均马赫数逐渐增大,且质量流率越大,爆震波速度越接近理论C-J速度。当燃烧室出口加收敛喷管和Laval喷管时,随质量流率增加,爆震波高度逐渐减小,爆震波速度先升后降,而燃烧室出口平均马赫数基本没有变化。相比于不加喷管和加扩张喷管,加收敛喷管和Laval喷管后,爆震波压力、温度和燃烧室出口平均总压有所增大,而爆震波高度和波速有所减小。