固体火箭发动机是火箭弹、导弹的动力装置,药柱是固体火箭发动机的核心部分。本文对翼柱型药柱的燃烧规律进行了研究,基于遗传算法对翼柱型药柱进行了优化设计,对翼柱型药柱固化降温过程中的力学响应进行了研究,对过载条件下药柱的力学响应进行了研究,对管型药柱发动机在点火时期内流场进行了数值计算。主要工作内容及结论如下:1、研究了平底翼柱型药柱的燃烧规律。结果表明:当翼槽数为8,长径比为1.7时,药柱燃烧更接近恒面性;以药柱外径为基准,当药柱设计参数翼顶缘相对半径大于0.36且小于0.71,翼槽相对深度大于0.17且小于0.375,翼槽相对厚度小于0.036时,药柱燃烧呈现先增面后减面性,当设计参数在给定范围外时,药柱燃烧呈现单增面性或单减面性。2、研究了椭球翼柱型药柱的燃烧规律。结果表明:以药柱外径为基准,当翼顶缘相对半径小于0.2,翼槽相对深度小于0.3,翼槽相对厚度小于0.15,药柱前圆柱段内孔相对半径小于0.1,药柱后圆柱段内孔相对半径大于0.2且小于0.3时,药柱燃烧过程更加接近恒面性。3、以药柱燃烧面积方差为目标函数,对翼柱型药柱进行了优化设计。结果表明:优化后的药柱燃烧面积方差更小,燃烧过程更平稳,更接近恒面性。4、研究了固化降温过程中翼柱型药柱的力学响应。结果表明:在降温过程中,翼柱型药柱的最大应力与最大应变出现在翼槽右侧平面与翼槽底面相交处,随着药柱泊松比的减小,药柱最大应力与最大应变也呈现减小的趋势。5、研究了过载条件下发动机的力学响应。结果表明:卧式运输中,药柱最大应力点出现在底部端面内孔处,立式运输中,药柱最大应力点出现在底部端面外侧;在载荷相同的条件下,锥柱型药柱最大应力点出现在锥形槽侧面,且比管型药柱最大应力大14.67%;随着过载载荷、药柱泊松比的增大,药柱的最大应力最大应变呈现增大的趋势。6、研究了管型药柱固体火箭发动机点火时期的内流场。结果表明:点火器产生的高温高压燃气率先使内燃管型药柱右端面处的温度达到推进剂着火点,燃烧火焰由装药的右端向左端逐渐扩散。