当高速成像制导导弹在大气中飞行时,其光学窗口承受着严重的气动加热。超声速气膜冷却方法可以有效地隔离外部加热,但是超声速气膜流动会引起光束退化,降低图像质量。为了研究超声速气膜气动光学效应,本文构建了主流马赫数为3.4,设计喷流马赫数为2.5,实际测得喷流马赫数为2.45的超声速气膜实验装置。利用基于纳米粒子的平面激光散射技术获得了高时空分辨率流场图像,并对气膜冷却流动的密度场进行重构,利用光线追迹法获取了对应密度场的光程差。通过将光程差分布和K-H涡对比后发现,光程差的波谷位置对应于涡卷的中心,而光程差的波峰对应于涡卷中心之间的连接部分。但是,随着涡结构的发展破碎,对应关系不再成立。根据超声速气膜NPLS流场图像结果,利用分形原理获取的分形维数结果,将其沿流向划分为三个区域,其对应平坦度分别为3.4,2.9,3.6...

用IFA-300热线风速仪以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率精细测量了风洞中不同壁面涂料的管道湍流边界层不同法向位置流向速度分量的时间序列信号，利用湍流边界层近壁区域对数律平均速度剖面与壁面摩擦速度、流体黏性系数等内尺度物理量的关系和壁面摩擦速度与壁面摩擦切应力的关系，在准确测量湍流边界层近壁区域对数律平均速度剖面的基础上，间接测量湍流边界层的壁面摩擦阻力．对不同壁面涂料的壁湍流脉动速度信号用子波分析进行多尺度分解，用子波系数的瞬时强度因子和平坦因子检测管道湍流边界层中的多尺度相干结构，提取不同尺度相干结构的条件相位平均波形，对比研究输气管道壁面涂料的减阻机理．

介绍了子波分析的历史，基本知识以及在实验流体力学方面的应用。讨论了子波变换在客观辨识湍流这界层相干结构方面的应用。作者用子波变换的方法提出了确定湍流边界层相干结构猝发时间尺度的能量最大准则，提取了相干结构对应的速度信号波形。

采用激光粒子动态分析仪研究了低雷诺数时密度比对自由圆射流近喷嘴区轴线相干结构特征频率的影响.空气射流和二氧化碳射流核心区的末端,能谱上才出现显著的峰值,其Strouhal数约为0.41.氢气射流时在喷口附近(x＜D)即已在能谱上观察到显著的峰值,Strouhal数约为0.21,当Re≤496.6时,能谱上只出现一个峰;当Re＞496.6时,随x的增大,能谱上出现了基波的高次谐波.