混合层流动作为组合发动机的关键问题,对于组合发动机的性能具有重要影响。一直以来,研究者对混合层进行了广泛研究,希望掌握混合层的流动机理,进而为混合层的控制提供指导。本文以实际物理情况下更加常见的超声速钝后缘混合层为研究对象,开展带有回流区的混合层特性研究,并提出两种流动控制方式(主动式和自持式),希望实现对混合层发展的主动控制。论文首先从实验角度对超声速钝后缘混合层流场结构的研究现状进行综述,总结归纳了流场的主要影响因素,并综述了湍流掺混机理的研究进展,最后介绍了目前混合层的主动掺混控制方式。在此基础上,提出基于合成射流的主动掺混控制方法。基于吸气式风洞工作模式,采用双喷管马赫数方法,设计超声速钝后缘混合层风洞模型,设计马赫数分别为1.5和2.5,经喷管实际校测实际来流马赫数为1.37和2.39。为了保证隔板上下表面的流场品质,采用两边喷管型面、中间隔板的总体布局型式。流动控制组件与隔板集成设计,通过槽型衔接的方式连接,保证密封性。同时根据前期初步仿真和文献调研,设计两种流动控制组件,主动式和自持式。建立流动仿真模型,并完成数值方法的验证。针对超声速钝后缘混合层流动形式复杂等问题,提出动力学模态分解(Dynamic Mode Decompositon,DMD)方法。通过分析一维、二维和典型圆柱绕流问题发现,DMD方法不仅具备识别模态的能力,同时可以获得对应模态的频谱特性和增长特性,对于不稳定的分析具有重要意义。针对二维非定常问题中,分析会得到两个仅在频率上相反的对称模态,提出频域面的假设,很好的解释了这一问题。开展超声速钝后缘混合层的实验研究,采用NPLS系统获得瞬时流场的精细结构,通过与典型超声速混合层对比发现,再发展混合层发展初期就形成湍流。开展再附点不稳定性与掺混不稳定性关系以及压力不匹配、边界层转捩等因素对超声速钝后缘混合层流动影响的研究。实验结果表明,再附点不稳定性与再发展混合层掺混不稳定性不具有相关性;边界层转捩对于再发展混合层掺混不稳定性也没有显著影响;而压力不匹配主要导致再发展混合层偏向于低压一侧。基于实验手段,开展两种流动控制方式对流场控制效果的研究,由于来流品质等原因,并未取得相关结果。采用大涡模拟,从流场结构、尾迹特性和非定常频谱特性方面,对超声速钝后缘混合层及其两种流动控制方式(主动式和自持式)开展流动特性和控制效果研究。无控情况下,仿真获得与实验相近的流场结构,模拟结果呈现规律性变化特点,并未出现实验中出现的强不稳定情况;再发展混合层掺混特性在初期增长速度较快,之后逐渐平缓;得到流场不稳定性的演化规律,再发展混合层特征频率为f=43 KHz。控制情况下,主动式对于流场的改变较小,而自持式具有较好的控制效果,掺混厚度增长近2倍;由于膜片的驱动频率远小于流场的特征频率,使得膜片振动对于流场的控制效果不明显。采用DMD方法,对仿真结构进行初步模态分析,分析不同频率模态对流场特性的影响规律。DMD方法可以获得与频谱分析结果一致的流场特征频率,通过对应模态叠加的方法,分析得到特征频率对应模态在流场的表现形式,对认识流动机理具有重要意义。