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本文目的是对气相爆轰波在复杂管道中传播现象进行实验和数值研究。由于化学反应和流体动力学的非线性耦合及化学反应流中时间尺度的大范围变化，使得该问题的研究具有一定的难度。前人的工作主要研究爆轰波在直管中传播、爆轰波绕射、反射及燃烧转爆轰(DDT)等问题，本文特色是研究非直管道中气相爆轰传播特性，涉及到爆轰波的绕射、规则或马赫反射、爆轰熄灭和二次起爆等现象。差别是前人工作主要关注诱导激波和化学反应区的相互作用，本文主要关注诱导激波、化学反应和管壁之间的非线性耦合关系。本文实验研究采用了压电传感器、烟迹片、激光纹影系统来分别获得爆轰压力时间曲线、胞格结构及爆轰波阵面照片。实验气体是:75％(2H2+O2)+25％Ar。本文所指的复杂管道包括:(1)T形分叉管;(2)半圆形弯管;(3)心形管。数值模拟采用基元反应模型来描述爆轰化学反应过程。利用5阶WENO求解二维反应欧拉方程的对流项，利用附加半隐的龙格-库塔法(ASIRK-2B)来处理由化学源项所引起的刚性，且具有二阶时间精度。全文共分五章，分述如下: 第一章是引言。首先描述本文的研究背景和学术意义，然后概述爆轰发展历史和研究现状，最后介绍本文主要工作。 第二章 对气相爆轰波在复杂管道中传播现象进行了实验研究。在分叉管、半圆形弯管和心形管中，分别采用压电传感器、烟迹片、纹影系统来获得压力时间曲线、胞格结构和爆轰波阵面照片。分叉管结果表明:当P0≥2.67kPa，在水平和垂直管下游，分叉口的影响消失，爆轰波在水平、垂直支管中恢复并自持传播，且强度不变。这说明管道几何特性对爆轰的影响是局部的。P0=2.00kPa，水平管自持爆轰能重建，但垂直管爆轰熄灭。任何抑制和加强爆轰的措施宜在此处进行。P0＜2.00kPa，在分叉口上游即直管中不能形成自持爆轰。分叉口左尖点产生的稀疏波是导致爆轰熄灭的重要因素。弯曲的诱导激波在垂直管右壁面反射，是导致二次起爆的关键因素。畸变爆轰波在水平和垂直管中均发生了由规则反射到马赫反射的转变。半圆形弯管结果表明:当P0≥8.00kPa，受扰动的爆轰波在弯管出口下游恢复为强度不变的自持爆轰。预混气P0降至5.33kPa时，稳定爆轰波经过半圆形弯管后，衰减直至熄灭。沿凸壁面一侧，爆轰波诱导区较沿凹壁面一侧更宽;其胞格尺寸小于沿凸壁面一侧。由于曲率半径较大，诱导激波阵面畸变并不严重。心形管结果表明:爆轰波受到壁面几何属影响性严重。当P0较低，会发生爆轰熄灭及二次起爆。当P0较高，爆轰波较容易成功传播而未出现局部熄灭。爆轰波在对称线的碰撞产生了高温高压。压力时间曲线还显示了碰撞后的透射激波。火花点火特征为燃烧转爆轰，雷管点火特征为冲击波冲击起爆。胞格结构显示了两种点火方式产生的定性差别。 第三章 基于欧拉方程和基元反应模型建立了爆轰化学反应的数值模型。利用5阶WENO求解对流项，二阶附加半隐的龙格-库塔法处理化学反应源项所引起的刚性。利用Oran等的计算结果和Lefebvre等的实验结果来校核本文计算程序。网格精度研究表明:随着网格尺度减小，胞格由不规则变为规则。初压、初温给定，三波点数收敛为确定值。当P0为8.00kPa，0.1mm×0.1mm的网格具有足够的精度来研究爆轰波在复杂管道中的传播问题。初始扰动研究表明:足够强度的初始扰动可再现胞格爆轰，最终胞格爆轰的模数（三波点数）与初始扰动的形状、大小、位置无关。 第四章 对气相爆轰波在复杂管道中传播进行了数值研究。首先对气相爆轰波在直管中传播进行了实验和数据模拟。深入地了解和认识了横波、未反应气囊、旋涡、爆轰胞格的二次起爆等复杂、精细的胞格爆轰特性。然后对初压为8.00kPa的气相爆轰波在分叉管、半圆形弯管和心形管中传播进行数值研究，结果表明:计算结果定性上与实验结果一致。 第五章给出了本文的结论、创新与特色，并对今后工作提出了初步的建议。