气动噪声问题严重制约了航空工业的快速发展,进一步理解气动噪声的产生机理,进而预防或减轻噪声带来的危害,引起了学术界和工业界的广泛关注。超声速混合层作为自由剪切流的典型流动,有较高的工程实用意义,广泛存在于超声速燃烧冲压发动机以及航空发动机等重要应用场景。本文以超声速混合层为典型流场,为研究一对频率接近失稳扰动的非线性演化过程,分析近场动力学特性,发展了仿射坐标系下的抛物化稳定性方程(PSE),研究了频谱拓宽机理,重点分析了差频及其它低频扰动的演化特征。利用Wu的积分理论对远场马赫波辐射特性进行研究,并考虑影响差频扰动及马赫波辐射的因素。主要结论如下:(1)在超声速混合层中,差频扰动及其它低频扰动具有较强的增长能力。扰动的非线性作用与差频扰动的产生造成了频谱拓宽。(2)差频扰动频率大小、主波增长特性是影响差频扰动及其它低频扰动增长能力的重要因素。对于快模态,差频扰动频率越小,其增长能力越强,频谱展宽现象愈加明显;对于慢模态,差频扰动频率大小对其增长能力影响相对较弱,差频扰动频率变小,增长优势不再明显,频谱展宽现象变化不大。对于快、慢模态扰动,主波的线性增长率越大,差频扰动及其它低频扰动增长能力越强。(3)声辐射具有明显的方向性,且依赖于近场压力扰动的演化特性。差频扰动及其它低频扰动的产生,拓宽了马赫波辐射范围,增强了马赫波辐射强度。对快模态,差频扰动频率越小,远场马赫波辐射区域越宽,强度越大;对慢模态,差频扰动频率大小对远场马赫波辐射范围和强度影响较弱。