超声速/高超声速飞行器的内外流场中的激波、激波/边界层干扰、分离区等复杂流动结构会对飞行器的整体流场产生影响。一方面,可以通过涡流发生器的绕流流场研究这些复杂的流动结构;另一方面,由飞行器表面的突起结构引起的局部流场可以简化为特定构型的涡流发生器的绕流流场,对飞行器的设计有很大的指导作用,而且,涡流发生器还是一种重要的流动控制手段,可将层流边界层强制转捩为湍流边界层,提高边界层的质量,从而改善各部件的性能。因此,涡流发生器的研究具有重要的理论价值和广阔的工程应用前景。本文采用数值仿真和实验两种方法研究了超声速来流条件下的有限高圆柱绕流流场,流场具有密度梯度大、高压缩性和非定常性的特点。数值仿真采用单一方程的Spalart-Allmaras湍流模型求解N-S方程,得到时均化的流场,通过密度场、流线图和典型部位的压力分布曲线分析流场;实验则采取基于纳米粒子的平面激光散射技术(NPLS),NPLS技术具有高时空分辨率、高信噪比的特点,能够对瞬态流场进行捕捉,实验拍摄了不同位置的流向和展向流场,以及特定时间间隔的两帧图像,对流场的空间结构和时间演化特征进行全面研究。在超声速来流的作用下,圆柱上游会产生很强的脱体弓形激波和分离区诱导形成的分离激波,弓形激波和分离激波相交,在交点附近会产生马赫枝和弱激波,靠近圆柱前缘与三波点基本同高度的位置会出现一道正激波,正激波后形成驻点,压力、温度、热流密度等参数的最大值出现在驻点处,圆柱下游形成低密度的回流区和再附激波。实验结果表明流场中的弓形激波、再附激波具有定常性,而分离激波、分离区、回流区和拟序结构有强烈的非定常性。涡流发生器的尾迹是影响其性能的关键,本文对圆柱下游拟序结构的空间结构和时间演化特征进行研究,发现了拟序涡的形成与发展规律。本文基于NPLS图像研究了圆柱下游尾迹边界层的间歇特性,提出了灰度阈值和边缘检测这两种计算间歇因子的方法,其中使用Canny算子进行边缘检测得到的结果要更准确。本文从间歇因子的角度分析了圆柱高度对尾迹湍流特性的影响,以及湍流边界层的发展规律。