湍流噪声会干扰人们的正常活动。本文研究目的是预测湍流产生的噪声并研究可压缩湍流中的时空关联特征。混合层由两层速度不同的平行流体组成，是射流初始阶段剪切层的简化模型，可以用来研究噪声的产生机理。本文通过直接数值模拟可压缩混合层，得到噪声场，并据此研究了流动与噪声的关联。为分析激波与湍流相互作用产生的噪声，本文从射流流场中提取一个简化模型，并数值模拟了混合层与一个激波结构的相互作用。本文研究了可压缩各向同性湍流的去关联过程，发展了下扫波模型用于描述速度的散度分量。　　 1.本文采用直接数值模拟方法计算了对流马赫数为0.6的三维空间发展可压缩混合层，用于研究湍流场和声场的关系。我们发现噪声具有明显的指向性，指向性声波来自上游的大涡结构。我们比较了压力脉动和脉动速度散度频谱，验证了Kovasznay分解中压力与速度散度的关系式。我们发现Lighthill声源的分布与涡结构的分布相似，Lighthill声源的主要贡献来自流向速度。本文将数值模拟得到的空间关联与实验测量对比，发现两者结构有一定相似性。本文还给出了速度、涡量、压力及速度散度的时空关联形式，讨论了时空关联在混合层流动中的特征。　　 2.本文采用直接数值模拟方法计算了可压缩混合层与激波的相互作用，用于研究激波产生的噪声。我们发现混合层的涡结构在经过激波区域时，在其强压力梯度的作用下，破碎成很多小的涡结构。激波与涡结构相互作用形成的声波成圆弧状向外传播，并且向上游传播的噪声强度更大。我们比较了三个声场点的噪声频谱，发现噪声的高频分量主要来源于激波与混合层相互作用产生的噪声。在有激波存在时，Lighthill声源的分布与涡结构及激波结构都有对应。　　 3.本文首次提出随机下扫波模型用于描述可压缩流动的速度场。本文指出，在稳态可压缩各向同性湍流中，速度旋度分量和散度分量的去关联过程不同。旋度分量的去关联过程仍然满足经典的随机下扫模型，散度分量的去关联过程则通过本文提出的下扫波模型描述。下扫波模型包含两个物理机制:(1)声波相对于介质以当地声速向四周传播;(2)当地介质的运动被含能涡携带。本模型考虑了当地湍流脉动强度对速度散度分量去关联过程的影响。本文通过直接数值模拟可压缩各向同性湍流，发现重整化后的时间关联曲线全部重合，验证了下扫波模型的预测。