随着高超声速飞行器的快速发展,高超声速边界层转捩研究成为了研究热点,高超声速飞行器表面边界层的发展和转捩的过程在其气动性能设计中占有重要的地位,高马赫数边界层转捩的认识、预测、控制对高超声速飞行器的气动外形设计起到了重要的推动作用。本文首先对高超声速光滑平板边界层进行流动显示实验研究,运用低噪声高超声速风洞和NPLS技术,对光滑平板进行来流马赫数为6的高超声速边界层转捩流动显示实验研究,对高超声速光滑平板边界层的整体空间特征进行分析。其次,在本文中开展了四种粗糙元平板边界层的流动显示实验研究,运用低噪声高超声速风洞和NPLS技术,对高超声速粗糙元边界层进行高精度流动显示呈像,获取高超声速边界层流动的精细结构,对不同粗糙元影响下的高超声速边界层流动的整体空间特征进行分析。分别对长方体粗糙元平板、菱形棱柱粗糙元平板、球缺粗糙元平板和正弦曲线粗糙元平板进行了马赫数为6的高超声速边界层转捩流动显示实验研究,并对这四种粗糙元形式影响下的高超声速边界层流动的整体空间特征和时间相关特性进行分析。