斜爆轰发动机具有结构简单，燃烧室短，比冲高等优势，在高超声速吸气式 推进领域具有重大应用潜能。其关键物理化学过程包括进气压缩、混合、燃烧以 及膨胀，涉及的关键技术包括进气道内的燃料/空气预混、预燃抑制，以及燃烧室 内的斜爆轰波的起爆与驻定。目前大部分研究集中在燃烧室内斜爆轰波等基础研 究方面，而在进气道流动过程中实现均匀预混，并避免提前燃烧的发生，是燃烧 室内斜爆轰波成功起爆、发动机平稳运行的先决条件、核心问题，需进一步深入 探索。 为进一步推动斜爆轰发动机的工程应用进程，本文综合运用数值模拟及机器 学习方法，聚焦于斜爆轰发动机进气混合过程，围绕进气道及喷注系统的气动热 特性及混合特性展开研究。在气动热方面，对驻点区及复杂干扰区流动结构、气 动热分布特性及极端热载荷机理展开分析；在混合特性方面，研究了不同喷注方 案、不同燃料相对分子质量下悬臂式喷注系统复杂流动结构及混合特性，并评估 了预燃可能性。取得的主要创新性研究成果如下： （1）提出了斜爆轰发动机进气道双曲率尖化前缘气动热环境预测方法。通 过数值计算获得双曲率前缘驻点区气动热分布作为训练集数据，基于具有广义可 分离特性、可实现强非线性数据快速建模的多层分块算法，对训练集数据进行分 析建模，获得了高拟合优度的预测驻点区热流分布的显式表达式。进一步分析了 热流预测公式的精度及泛化效果，采用不同来流条件、几何尺度与几何外形下的 测试集数据进行验证，并与理论公式进行了对比，表明本文给出的预测公式可实 现双曲率前缘驻点区气动热环境的精准快速预测。 （2）系统分析了斜爆轰发动机进气道悬臂式喷注系统的气动热特性。开展 三维数值计算，对高马赫数来流进气道气流环境下侵入式悬臂喷注系统的流动进 行模拟，发现共三个位置可能会出现高热流区，分别为喷注器近底面前缘、喷注 器下方进气道壁面、喷注器下游侧壁面。分别对不同干扰强度下典型流动模式进 行了划分，揭示复杂干扰结构与气动热分布的对应关系、以及三维激波/边界层干 扰、激波/激波干扰下气动热分布规律及极端热载荷产生机理。 （3）研究了斜爆轰发动机进气道悬臂式喷注系统的混合特性。对迎风喷注、 垂直喷注、背风喷注三种方案下的流动结构、混合效果以及总压损失进行了分析， 并评估其预燃可能性及原因。结果表明，迎风喷注混合效率最高，背风喷注总压 损失最小。迎风喷注最易发生提前燃烧，燃烧起源于射流弓形激波上游高温区， 并向下游近壁面高温边界层传播。因此综合来看，背风喷注的方式更适用于斜爆 轰发动机。并进一步研究了不同相对分子质量燃料的混合特性。