爆轰是一种传播速度可以达到超声速的燃烧模式，具有燃烧速率快，热循环效率高的特点。因此，爆轰形式的燃烧被认为可以应用在未来航空航天推进系统中。目前学者们主要提出了三种爆轰发动机的概念模型，分别是斜爆轰发动机、旋转爆轰发动机以及脉冲爆轰发动机。其中在高马赫数飞行条件下，斜爆轰发动机利用激波诱导爆轰波形成，不需要额外点火装置，具有结构简单的优点。除此之外，工程上冲压加速器利用高速运动的投射体形成激波，激波经过壁面反射诱导形成斜爆轰波，实现推进作用。

  目前大部分对于斜爆轰的研究都是在半无限楔面几何条件下展开的，本文根据斜爆轰发动机的几何构型，设计了头部压缩外形和燃烧室组成的受限空间。受限空间的长度和总体高度相对固定，在此特定受限空间下，研究来流马赫数和外形楔面（锥体）角度对于斜爆轰宏观波系结构和稳定性的影响。

  本文采用基元反应模型，假设气体预混，对二维几何构型和轴对称情况进行了数值模拟，得到了规则激波反射、激波与反应面未耦合、规则斜爆轰反射、激波诱导爆轰波在楔（锥）面上直接起爆四种稳定情况，总结了不同结构对应的亚临界条件，下临界条件和上临界条件。在一定条件的马赫数下，受限空间出现马赫反射结构中间状态，马赫反射结构稳定性不确定。

  本文通过对不同楔面（锥体）角度情况下进行数值模拟，得到了不同马赫数下波系结构随楔面（锥体）角度的变化规律和对应的临界角度。将轴对称情况和二维情况下的结果进行了对比，分析了几何效应对于斜爆轰宏观结构的影响。斜爆轰宏观结构在相同马赫数下，二维情况的临界角度小于轴对称情况的临界角度，而稳定波系结构对应的角度区间则大于轴对称情况的相应值。因此，从波系结构稳定方面考虑，斜爆轰发动机采用二维结构设计更加理想。

  对于马赫反射结构的稳定性，数值计算结果阐释了马赫反射的形成过程。由于膨胀扇的作用，使得下壁面形成马赫反射，上下壁面反射波的相互作用使得上壁面波面由规则反射转变为马赫反射。本文初步研究了下游喷管结构对于波系结构稳定性的影响，在不同情况下，喷管膨胀段既可以使得波系结构无法驻定，亦可以弱化马赫反射结构。