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可燃气体被广泛应用于石油化工、采矿、燃气供应等领域。然而,可燃气体一旦发生爆轰时将对人们生命、财产造成重大损失。研究可燃气体爆轰波在管道内的传播过程,对可燃气体防爆、抑爆具有重要意义。本文主要针对临近失效条件下爆轰波在管道内的非稳定传播特性进行实验与理论研宄,为可燃气体爆炸灾害的防治提供理论与实验依据。本文主要工作和结论如下：(1)研究了爆轰波在管道内传播时的速度特性。当初始压力远高于爆轰失效临界压力时,爆轰波在圆管和环管内稳定传播。随着初始压力的降低,爆轰波在圆管及环管内传播时的局部速度波动增加,并呈现快速波动传播模式,而对于内径为D=1.5mm、3.2mm与12.7mm下传播的非稳态气体爆轰波,其速度波动较大,并出现结巴式、驰振式及低速爆轰传播模式。当初始压力低于爆轰失效临界压力时,爆轰波进入圆管及环管后其速度将逐渐衰减并直至失效。(2)研究了临近失效条件下,预混气体组分特性、初始压力等因素对爆轰波速度亏损的影响及速度亏损产生机理。爆轰波诱导区长度及管道边界层的增加,将导致爆轰波在管道内传播时产生能量损失,并产生速度亏损,最大亏损值可达30%理论CJ速度。本文修正了Fay理论模型,并应用于环形管道,模型预测结果与实验值吻合较好,最大相对误差小于8%。(3)研究了爆轰波在管道内传播时胞格结构变化规律。在初始压力远高于爆轰失效临界压力下,爆轰波为多头胞格状态。当初始压力接近爆轰失效临界压力时,爆轰波胞格呈现单头螺旋状态。在驰振爆轰传播模式下,爆轰波胞格结构经历衰减、消失及重新形成三个阶段。当初始压力低于爆轰失效临界压力时,爆轰波进入管道后,其胞格尺寸逐渐增加,并在传播一段距离后消失,表明爆轰波失效。(4)单头螺旋爆轰波的消失可表征稳态气体及较大内径圆管内(D=50.8mm)传播的非稳态气体爆轰波的爆轰失效,同时单头螺旋爆轰波的消失可表征环管内稳态气体与非稳态气体爆轰波的爆轰失效。对于在较小管径管道内(D=1.5mm、3.2mmm与12.7mmm)传播的非稳态气体爆轰波,采用驰振爆轰或低速爆轰的消失表征其在圆管内传播时的爆轰失效。同时本文针对单头螺旋爆轰及驰振爆轰在管道内传播特性进行了研究。对于单头螺旋爆轰及驰振爆轰,其压力区间随管径的增加而减小。对于驰振爆轰,爆轰波不稳定性对驰振爆轰的形成起到重要作用。