湍流边界层的壁面摩擦阻力是总阻力的主要来源。要减小壁面摩擦阻力,就要抑制相干结构的猝发过程。近壁区的条带结构和流向涡构成的自维持过程是壁湍流产生和维持的关键所在,对其中的任何一个环节加以控制,都可以达到抑制湍流、减小壁面摩擦阻力的目的。本文采用热线测速（Hot wire anemometer,HWA）实验技术,利用小波变换等信号分析方法,验证了湍流边界层外区超大尺度相干结构的存在性,并研究了湍流边界层相干结构的减阻机制。以沿展向布置的双压电陶瓷（Piezoelectric,PZT）振子为动作器,分别采用开环和闭环主动控制方案,实现了壁湍流相干结构开环及闭环主动控制减阻。采用双丝热线探针,对湍流边界层的流向和法向两个分量的脉动速度信号进行测量。通过对不同速度分量进行小波变换,分析了近壁区和外区流向和法向脉动速度分量的分尺度湍动能随尺度的分布。在外区发现流向脉动速度和法向脉动速度的能量最大尺度随法向坐标远离壁面增大,相干结构的平均猝发周期也相应增加,说明在外区存在超大尺度的相干结构。分析近壁区和外区能量最大尺度相干结构的喷射和扫掠事件对应的条件相位平均波形,发现外区的条件相位波形较近壁区均发生了改变,雷诺应力负的幅值显著降低,雷诺应力表现为正负交替的波动现象。自主设计了压电振子开环主动控制方案,通过交流变频电源对压电振子施加不同电压幅值和振动频率的交流电,利用安装于壁面上的展向布置的双压电振子的同步和异步振动方式,实现了双压电振子的同步和异步振动对壁湍流多尺度相干结构的主动控制。当压电振子的振动频率（160 Hz）接近相干结构能量最大尺度对应的频率时,双压电振子的异步振动实现了对流向涡的有效干扰和调制,打破了壁湍流的自维持机制,减小了壁面摩擦阻力。通过引入扰动雷诺数Red（28）?A2f/?表征扰动特征,发现在异步100 V/160 Hz工况中当Red=0.54时最大减阻率18.54%。异步控制160 Hz工况湍动能曲线均出现两个较为明显的极大值及一个极小值,且概率密度函数曲线均出现周期性的波动,说明压电振子的异步振动对壁湍流相干结构产生周期性的调制作用。条件相位波形被干扰,压电振子160 Hz异步振动产生的周期性的扰动对相干结构的调制作用明显增强。随着法向位置增大,调制作用减弱。把湍流速度脉动信号分成大尺度和小尺度,160 Hz振动频率下压电振子的扰动增强小尺度的湍流强度,调整了近壁区的能量分布,将大尺度能量转移到小尺度中。说明压电振子的扰动通过将部分大尺度高速流体破碎为小尺度结构来实现减阻。随着流向位置远离压电振子,压电振子的振动对于湍流边界层的作用逐渐减弱。以mu-level法为猝发事件的检测准则,用热线敏感丝传感器、单片机控制器和双压电振子动作器进行闭环控制,达到湍流边界层减阻的目的。采用安装在壁面上的沿展向布置的双压电振子的异步振动方式,通过对压电振子输入三种不同的振动频率,得到最大减阻率为16.03%。闭环控制结果表明,与开环控制相比,闭环中控制压电振子振动的电能为原来的25%,得到的减阻效果与开环接近。三种异步控制中,能量最大尺度附近的湍动能发生变化。发现压电振子的振动频率为160 Hz时,减阻率达到最大。加入条件检测后,100 V/160 Hz异步控制工况的条件相位平均波形周期变小,幅值变大。