中文摘要：

建立了可压缩剪切湍流实验平台，成功实现了多种工况的湍流混合层的实验模拟。进行了湍流混合层瞬态纹影显示和瞬态米氏散射显示，完成了马赫数高达2.0湍流场的热线测量。积累了可压缩混合层流场显示照片和热线测量信号数据，建立了可压缩湍流混合层实验数据库。应用湍流结构系综理论，对米氏散射图像和纹影显示图像进行了流动结构识别和系综统计分析，获得了混合层中各个尺度范围内湍流结构特征；应用准周期波纹结构识别算法获得了各个流向站位的波纹结构几何参数；首次提出了可应用于全流域的剪切流混合域尺度统一计算方法。对热线信号进行了统计分析，获得了热线信号统计参数的空间分布；对热线信号进行了频谱分析，讨论了多尺度结构随压缩性和流向位置的演化规律。通过LC结构系综分类方法，获得了LC结构的概率随壁面距离的变化规律。通过最大能量法计算了流向结构特征尺度随壁面距离的变化规律，分析了不同尺度LC结构的对流速度等运动学特征及压缩性效应，首次发现了近壁奇异薄层，首次提出了基于流动结构的一阶Leonard应力模型，为建立具有物理意义的湍流封闭模型打下了理论基础。提炼出了三种湍流结构分类与识别基本方法作为今后研究的理论基础。