激波反射即在具有给定声阻抗的介质中传播的激波与具有不同声阻抗的介质倾斜作用时所发生的物理现象。激波反射现象在爆炸波传播和超音速飞行器设计等学术研究和工程应用中极为重要。近年来,曲面激波环境中的激波反射现象得到了学术界的广泛关注。然而,非定常曲面激波反射过程中壁面角通常是持续变化的,壁面角的持续变化与曲面激波及其诱导流场的相互耦合导致物理过程变得极为复杂而难以对其进行深入分析,因此目前的研究进展非常缓慢,缺乏对非定常曲面激波反射现象物理本质的理解。为探究曲面激波环境中的激波反射现象,本文开展了壁面角不变的柱状曲面激波单楔反射、柱状汇聚激波双楔反射及复杂条件下非定常规则反射（RR:Regular reflection）到马赫反射（MR:Mach reflection）转变的研究工作。主要内容总结如下:1)为孤立地研究曲面激波及其诱导流场所引入的非定常效应,针对汇聚及发散激波环境分别设计了相应的特殊曲面以消除壁面角变化所引入的非定常效应。首先利用基于激波动力学方法设计的柱状汇聚激波管和vas2d程序开展了壁面角不变的柱状汇聚激波单楔反射的实验及数值研究,随后利用vas2d程序开展了壁面角不变的柱状发散激波单楔反射的数值研究。研究发现,在无穷短的反射过程中,扰动在曲面激波环境中的传播行为与其在平面激波环境中的传播行为相同。在激波强度变化有限且壁面角不变的条件下,实现了曲面激波环境中三波点轨迹的理论预测。基于本文所定义的扰动波面,更为有效地衡量了曲面激波反射中的扰动传播,并实现了对曲面激波几何效应的更好理解。研究发现,汇聚激波的几何收缩效应在激波向内汇聚的过程中逐渐增强,因此汇聚激波单楔反射过程中扰动波面长度的增长率持续下降,发散激波的几何扩张效应在激波向外发散的过程中逐渐增强,因此发散激波单楔反射过程中扰动波面长度的增长率持续上升。2)为研究壁面角变化对非定常汇聚激波反射过程的影响,设计了可实现汇聚激波冲击过程中壁面角仅在双楔交点处变化的特殊双楔,并利用柱状汇聚激波管和vas2d程序开展了汇聚激波双楔反射的实验及数值研究。得到的主要结论可归纳为以下四点:（1）RR→RR过程中第二楔反射跟随波的类型主要取决于气流诱导波而压力匹配波的影响几乎可以忽略。（2）MR→MR过程中壁面角的变化会改变沿激波面传播的扰动的强度,而扰动强度的变化趋势取决于壁面角的变化趋势。（3）MR→MR过程和RR→MR过程中第二楔马赫反射会受到第一楔反射历史的影响。此外,当第二楔马赫反射过程足够长时,第二楔马赫反射会渐近地趋于汇聚激波单楔马赫反射。（4）汇聚激波环境可能会改变激波与激波的夹角,从而导致与平面激波环境中不同的波系结构。3)为探讨非定常RR→MR转变的物理本质,对复杂条件下无粘理想空气中的非定常RR→MR转变进行了系统性的研究。首先,根据激波的类型及激波马赫数的范围探讨了非定常RR→MR转变的可能性,并对不同可能性所对应的壁面形状进行了清晰的界定。基于激波强度变化对RR→MR转变的影响为小量这一观点,在不考虑凹曲面反射的情况下,划分了五类可能发生RR→MR转变的反射过程,包括平面激波凸曲面反射、壁面角不变及壁面角减小的汇聚激波凸曲面反射、壁面角减小的发散激波凸曲面反射及直壁面反射。对平面激波凸曲面反射过程中的扰动传播进行了详细的分析,发现气流诱导稀疏波系总存在于相邻转角处产生的激波诱导扰动之间并隔离它们。曲面激波反射过程中激波强度的持续变化会影响反射激波波后压力的变化趋势,因此曲面激波凸曲面反射中稀疏波区和压缩波区的分布与平面激波凸曲面反射中的有所不同。然而,只要反射壁面为凸曲面,气流诱导稀疏波系的隔离效应就一直存在,因此可将平面激波凸曲面反射的流场分析推广到曲面激波凸曲面反射中。发散激波直壁面反射过程中不存在气流诱导稀疏波系,因此反射过程前期产生的激波诱导压缩波可以追赶上反射过程后期产生的激波诱导压缩波并与之叠加形成更强的压力波。然而,即使在最为极端的情况下,压缩波叠加所形成的压力波也无法在准定常准则满足之前追赶上反射点。流场分析表明,所考虑的五类反射过程中反射点附近的流场均为瞬态准定常,换而言之,非定常RR→MR转变发生与否仅取决于当地流场条件（当地激波马赫数和当地壁面角）,因此,非定常RR→MR转变可由准定常准则预测且准定常准则的适用性与激波强度、壁面曲率及初始壁面角均无关。开展了广泛的无粘数值模拟以验证流场分析中所得到的结论,所有的数值结果均表明了准定常准则预测非定常RR→MR转变的适用性。