爆轰波在楔面和凸面上的反射问题是爆轰波传播的基本问题,爆轰波在很多复杂管道中的传播过程都涉及到这类问题。对爆轰波马赫反射和规则反射进行研究有重要的理论意义和应用价值:一方面通过防止爆轰波的形成来降低爆炸带来的危害;另一方面也可以利用爆轰波的强大动力进行推进设计。本文设计了一套矩形截面爆轰装置,对爆轰波在楔面和凸面上的反射问题进行了系统的实验研究。本文主要完成了以下几个方面的工作:(1)从实验得到的楔面反射胞格结构可以得到相应的三波点轨迹线。通过三波点轨迹线可以看出,在近场楔面顶点附近,爆轰波马赫反射是自相似的并且与激波反射过程类似;在远场,马赫反射过程趋近于一条直线,即局部自相似;而在中间段,三波点的轨迹线是弯曲的,是非自相似。当楔面反射角度趋近于50°时,马赫反射转变为规则反射。在平衡极限处达到自相似所需要的长度大约为(6-10)λ,这个长度基本上等于空气动力学厚度(Hydrodynamic thickness)。因此,空气动力学厚度是用来描述爆轰波马赫反射自相似性的一个合适的空间尺度。(2)对爆轰波楔面马赫反射三维结构进行了实验研究。爆轰波马赫反射本质上是三维的,应该考虑沿着管壁厚度方向的横波。在矩形传播模式中,入射波在第三维度方向不断反射,可以观察沿楔面拍波间距变化来测量要达到自相似所需要的转变距离。转变距离与平衡极限段很一致,长度大致为(5–6)L或(7–9)λ,这个结果也与前面通过三波点轨迹线测得的结果一致。当楔面反射角较小时,沿着楔面的胞格尺寸变化不明显,这使得测量与极限平衡有关联的转变距离变得有困难。(3)对爆轰波在半圆柱凸面的反射过程进行了实验研究,重点关注爆轰波从规则反射转变成马赫反射的临界角度。活化能和半圆柱凸面半径R与胞格尺寸λ的比值R/λ是决定爆轰波绕过半圆柱凸面时是否发生熄爆现象的因素。活化能高的不稳定爆轰波比活化能低的稳定爆轰波更不容易熄爆;比值R/λ越大,越不容易熄爆。临界角度随着凸面曲率半径的增大而增大;在一定的曲率半径下,临界角度随着胞格尺寸的减小而增大,即临界角度随着R/λ的增大而增大。