空腔不仅是内埋式武器舱和起落架舱的基本结构,而且很多发动机内部的凹槽都可以看作是空腔结构。其中开式空腔流动作为应用最广泛且最复杂的空腔流动类型而成为国际上的研究热点。当自由来流经过开式空腔时,开式空腔流动表现出剧烈的自持振荡现象,这种非定常的流动会在空腔内部诱发强烈的气动噪声。强烈的噪声对弹机分离会产生不利影响。因此开式空腔流动及控制的研究在工程应用领域具有极高的现实意义。本文采用延迟分离涡模拟方法数值模拟了超声速和亚声速下的开式空腔流动。通过研究超声速开式空腔前缘波系的演化过程,发现了超声速开式空腔前缘波系的间歇特性。对比分析了亚声速和超声速流动机理的不同。提出了在前缘附近放置三角形扰流柱这种较为创新的被动控制方法。并根据扰流柱距前缘距离不同数值模拟了两种控制方案。并将这两种控制方案分别应用到超声速和亚声速开式空腔的流动控制中,对比了两种控制方案的控制效果。通过研究发现,超声速开式空腔剪切层在前缘的不稳定性表现出交替诱发间歇出现的压缩波和膨胀波。其中一个流动周期内出现压缩波的概率高于出现膨胀波的概率,并定量计算出压缩波的间歇因子为28.8%,出现膨胀波的间歇因子为17.1%。两种控制方案在超声速开式空腔流动中均取得了一定的控制效果。并且两种方案的控制机理相同,都是剪切层被抬高。其中方案二中的剪切层存在二次被抬高的现象,因此方案二的控制效果最好,空腔中后部(高压力区)底部总声压级降低幅值达5~8 dB。相比超声速开式空腔流动,亚声速流动中剪切层涡脱落的速度变慢,尺度变大。而且大尺度涡在向下游演化的过程中占据了空腔内部的大部分空间,这导致了亚声速开式空腔流动产生的噪声中宽频带噪声占据了主导。两种控制方案在超声速开式空腔流动中同样也都取得了一定的控制效果。方案一比方案二的控制效果要好,空腔中后部(高压力区)底部总声压级降低幅值达10 dB。值得注意的是通过对空腔底部的压力测量点进行FFT发现方案二中测量点的宽频带噪声一直最高。