固体燃料冲压发动机（SFRJ）由于其结构简单,可靠性高,成本低廉等特点,成为了最受欢迎的推进系统之一。世界各国的学者在近一百年内对冲压发动机的工作性能以及燃烧特性进行了全面的研究,但是在实际应用中仍有不少问题尚未解决。上世纪末,旋流作为一种增强发动机燃烧性能的措施受到了学术界的广泛关注,然而在旋流工况下,旋流强度对不同种类推进剂燃速影响的规律尚不明确,且在近几年对发动机燃烧室内出现的自激燃烧振荡现象研究尚不深入。因此,本文详细研究了旋流对发动机工作特性影响机理,研究成果可为冲压发动机设计与优化提供理论基础。本文采用数值模拟与实验相结合的方法,对旋流影响下,以碳氢聚合物（高密度聚乙烯,石蜡-高密度聚乙烯混合物）为燃料的冲压发动机燃烧特性以及工作性能进行了全面的评估,对推进剂类型、来流热力学参数、旋流强度对发动机工作特性的影响进行了深入分析,具体研究内容如下:1)实验研究了旋流强度、燃烧室结构、推进剂种类对发动机工作性能的影响。获取了包括推进剂燃速分布、燃烧室压强变化、燃烧室温度变化、发动机推力等多个发动机性能参数。结果表明,旋流的引入对提高推进剂燃速作用明显;增加推进剂中的石蜡含量会导致推进剂燃速升高;根据扫描电子显微镜的结果可知,石蜡含量的改变对推进剂微观形貌的变化影响明显,但是推进剂中过高的石蜡含量会对发动机燃烧造成负面影响。此外,发动机结构对发动机工作性能影响较为敏感,当台阶高度为10 mm,凸阔比为1.5时,发动机无法自持燃烧。对发动机燃烧振荡现象的实验结果表明,发动机压强振荡主频约为318 Hz,且振幅随石蜡含量的增加而降低,随旋流强度的增加而增加;此外,发动机燃烧振荡系统声能与推进剂燃烧效率密切相关。2)开发了一套求解二维轴对称湍流燃烧流动的求解器。本求解器由Fortran语言编写,使用有限体积法求解流场区域的Navier-Stokes方程,重构方法采用三阶MUSCL方法,数值通量由AUSMPW+格式计算。流体域和固体域的时间推进方式分别采用LU-SGS隐式双时间步和三阶Runge-Kutta方法。推进剂的燃烧反应采用七组分三反应的化学反应模型,固体燃料分解速率采用0阶阿雷尼乌斯公式计算。并使用多个算例对该求解器的可靠性与准确性进行了验证。3)通过数值模拟方法分析了SFRJ旋流燃烧特性以及推进剂燃速影响因素。首先,研究了旋流对推进剂燃速以及药柱表面传热的影响机理,结果表明,附着点处的推进剂热解和推进剂表面的换热能力随旋流的引入明显提升。其次,研究了旋流燃烧室构型对发动机工作性能以及自持燃烧特性的影响机理,结果表明,推进剂内径的减小可以增加推进剂表面的湍流粘度、温度以及燃速,这表明较小的药柱内径对发动机工作性能的提升有积极作用。然而,当发动机发动机内径减小至60 mm时,推进剂不能自持燃烧,这是由于旋流工况下发动机燃烧室后台阶回流区不能稳定存在所导致的。最后,对来流热力学参数对发动机推进剂燃烧特性影响分析可知,增加来流旋流强度、马赫数、质量流量和来流温度均会导致发动机燃烧室的平均温度和燃速上升,说明固体燃料的热解特性受发动机来流条件的影响明显,根据发动机工作性能分析可知,当来流质量流量为0.5 kg/s时,发动机整体工作性能最佳。4)为深入研究燃烧振荡产生原因以及振荡发生时燃烧室内部流动状态,使用数值模拟方法对发动机燃烧振荡特性以及燃烧流场结构进行研究。结果表明,当发动机燃烧振荡被激发时,火焰面会出现明显的周期性波动。发动机燃烧振荡频率随来流质量流率、马赫数、来流温度的增加而增加。声压振荡增长率随来流热力学参数变化较为敏感,其中,质量流率为0.7 kg/s,来流马赫数为2,以及来流温度为605 K时,发动机具有较大的增长率,分别为116.7 s-1,86.2 s-1,和90 s-1。对推进剂燃烧不稳定放热与发动机内压强振荡的的相位差分析可知,在来流工况为540 K时,二者相位差约为15°;605 K来流总温下,相位差增加至27°;670 K工况下相位差约为40°。三个工况下相位差均在-90°～90°之间,符合瑞利准则,因此,发动机热声振荡得以增强并达到极限环振荡。此外,对发动机燃烧特性的分析表明,推进剂固体燃料燃速以及热流密度也会随发动机中的燃烧振荡呈现出周期性的变化,且这种周期性变化还会体现在燃烧室中的速度和组分分布中。5)通过对冲压发动机内流场的本征正交分解（POD）和动态模态分解（DMD）,分析,获取了周期性变化流场的本征频率和增长率。通过POD分析表明,流场前6阶模态占所有模态能量的99%以上。这意味着SFRJ燃烧室的主要特征可以通过前6阶模态来表征。与POD方法不同,DMD方法可以捕捉整个流场的幅频特性和相应的空间结构。通过对DMD模态增长率的分析发现,所有的DMD本征模态都处于稳定（增长率为0）或准稳定（增长率大于0）状态。