为削弱引射系统尾气对光传输的影响，依据将尾气排放到光传输区域以外的设计思路，运用数值模拟的方法，对引射系统排气管道内的流场特性及尾气射流影响区域开展了研究。通过对直管道以及弯管道内流场特性的数值分析和比较，给出了一种排气管道的结构设计方式。在给定系统出口速度的情况下，运用多组分输运模型，分别对无自然风和有侧向自然风状态下的尾气影响范围进行了分析，初步确定了尾气射流排出系统后的影响区域，并依据尾气影响区域，对管道长度及布置方式进行了研究。

建立系统的计算流体成像(CFI)技术，并论证其为流动数值模拟与风洞实验相互佐证的重要手段。采用纯数值模拟技术重构得到流场计算阴影、纹影以及干涉图，主要技术包括复杂湍流模拟技术、三线性插值技术和流动图像重构技术等。同时将CFI技术应用于激波管内绕障碍物三维复杂流动计算图像重构，并与双向全息实验结果进行了比较分析。研究证明该CFI技术可以用于复杂几何边界、分区域、非定常流动图像重构，不仅能够为流场结构特征分析提供重要参考依据，而且能够用于数值模拟与风洞实验结果的比较印证。

利用一座小型跨超声速风洞进行了高速流场光传输特性试验研究。光束在高速流场中传输时, 由于流场密度变化, 光波波前会发生畸变。利用风洞提供0.7, 2.0和3.0等气流马赫数的流场条件, 采用基于夏克-哈特曼波前传感器的光学测量系统, 对光束在风洞流场中传输时的波前畸变进行了测量。试验结果表明：随着风洞流场马赫数增加, 流场对光波传播的影响增大, 光波波前畸变量显著提高。因此, 在利用风洞进行气动光学试验研究之前, 有必要消除风洞流场本身对光波传输的严重干扰。

采用数值方法分析研究强激光束在对流风作用下的热晕效应。湍流数值模拟采用雷诺平均及大涡模拟(RANS/LES)混合方法,即脱体涡方法，同时耦合J-B模型，而利用双时间步进行非定常问题迭代求解；光在流场和自由空间的传输计算采用波动光学方法，并根据远场光斑分布情况进行定性与定量分析。研究考察了0.1 MW功率、0.1 m口径的Gauss光束在1,5和10 m/s对流风作用下的热晕效应。结果表明,对流风作用下的热晕效应是非定常作用过程；对流风速度越低，激光热晕效应越强，其中1 m/s的热晕效应最强，其远场光斑畸变最严重；对流风速度越低，热晕效应非定常作用特性越明显，尤其1m/s的热晕效应在5 s观察时间内仍在发展变化，而5 m/s和10 m/s的热晕效应在3 s以后已趋于稳定。

在马赫数为15的条件下,采用激光全息干涉技术在物理靶上拍摄到直径12mm的球标模自由飞流场全息干涉图和阴影照片.通过干涉照片获得了流场中六个截面的密度分布曲线,同时从阴影照片上测量出弓形激波的归一化脱体距离为0.046.将实验照片与计算流场干涉图进行比较,二者的激波位置、条纹变化量及条纹连接基本一致.