为了测量复杂流动速度分布，基于分子标记示踪原理建立了飞秒激光电子激发标记（FLEET）测量装置。开展了超声速混合流动速度分布测量实验，获得了马赫数3.0射流分别与马赫数2.0，2.5及2.9射流形成的混合流动速度分布的测量结果；结合大涡模拟和纹影实验，显示了混合层的流场结构。利用延迟10 μs的荧光标记线与荧光基线的位移差，分析得出实验中FLEET速度测量的不确定度优于5 m/s；在高低速主流区，FLEET测量的速度结果与计算结果基本一致；在混合层，FLEET实现了较大梯度的速度分布测量，混合层的厚度与纹影实验结果符合较好。实验表明，建设的FLEET装置具有较强的工程实验能力，能够实现超声速混合层等复杂流动速度的分布测量。

耐高温陶瓷材料氧化钇部分稳定的二氧化锆（Yttria Partially Stabilized Zirconia，YSZ）以其优异的隔热、抗高温氧化等特性，近年来在核电**、航空航天等领域得到关注。本研究基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamic，CFD）方法，建立了关于超音速喷涂（Supersonic Atmospheric Plasma Spraying，SAPS）等离子流场三维模型，分析了不同喷涂参数在拉伐尔喷嘴中产生的射流特性和飞行粒子的熔化和受力状态。当喷涂参数从71 kW降低到36 kW，喷涂功率降低了49.2%，等离子体射流的最高速度降低了8.5%，最高温度降低了22.2%；使用在线监测设备Spray Watch 2i（Osier，Finland）对飞行粒子的速度和温度进行在线实测，与模拟结果的对比表明：两者的相对误差在15%以内，模拟与试验结果得到了有效地相验证，这为核反应中的耐事故燃料包壳所需的高性能隔热涂层结构的精确控制提供理论指导。

The infrared imaging windows of the hyper/supersonic optical dome are encountering severe aero-optical effects (AOEs), so a flow control device, the ramp vortex generator array (RVGA) is proposed based on the ramp vortex generator to inhibit the supersonic mixing layers’ AOE, which is done by the nanotracer-based planar laser scattering technique and ray-tracing method. The experiments prove that under different pressure conditions, RVGA can reduce the mean and standard deviation of the root mean square of the optical path difference (OPDrms) and reduce the supersonic mixing layers’ thickness and mixture a great deal. The AOE of the pressure-matched mixing layer is the weakest. Higher RVGA results in better optical performance. RVGA has the potential to be applied to supersonic film cooling to reduce aero-optical aberrations.

CO₂是中、短波红外探测的主要辐射噪声源，目前针对高温CO₂辐射和传输特性的研究尚不明晰。重点研究了激波层中CO₂的吸收作用，并对CO₂热辐射及光敏面各辐射分量占比进行了计算与分析。采用改进的切线平板法求解辐射传输方程，并考虑了目标与窗口辐射对激波层内辐射场分布的影响，据此推导了激波层红外辐射和传输特性计算模型，最后给出了探测器光敏面各辐射分量及占比计算模型。对某型超声速红外制导导弹飞行高度h=1 km、飞行速度Ma=3~5时激波层特性进行仿真计算，结果表明：中波波段激波层透过率低于短波波段，但总体来说可忽略激波层吸收作用；飞行速度增加导致CO₂辐射噪声区间向长波方向拓宽，Ma≥4、h=1 km时，4.4 μm以上波段有严重的CO₂辐射噪声淹没目标信号，截止波长为4.4 μm的滤波器无法适用。

为研究不同结构参数与来流参数下变截面超-超引射器的启动特性，用于指导超-超引射器设计与工况调试，采用二维雷诺平均Naiver-Stokes方程，数值研究了引射器混合室不同收缩比、一次流和二次流的不同总压比、总温比下超-超引射器的启动规律，并定义了“启动系数”来判别超-超引射流场是否建立。研究结果表明：随着收缩比（范围0.7～0.9）的增加，超-超引射器启动的临界总压比、总温比均先降低后升高，收缩比0.8时，存在最佳总压比5.88，最佳总温比0.21。结构参数一定，超-超引射器随总温比升高启动难度增加。当超-超引射器处于启动状态下，室压不随总温比、总压比变化而变化，引入的启动系数较引射系数可不依赖具体工况而直接判别超-超引射器是否启动。

为详细揭示纳秒单脉冲激光能量沉积激波减小波阻的机理，分别研究了单脉冲激光能量沉积与正激波相互作用、单脉冲激光能量沉积与弓形激波超声速流场相互作用。鉴于常用数值模拟方法不考虑空气的离解和电离，不能合理模拟激光能量沉积诱导等离子体热核的空间分布，采用泪滴形能量分布，且耦合有限速率化学反应模型，所得到的激波和热核演化过程的数值模拟结果与实验吻合程度高，验证了所提出模拟方法的合理性。分别选取马赫数为1.92条件下的正激波和弓形激波，入射激光能量大小为10.1 mJ和12 mJ，研究表明：单脉冲激光能量沉积诱导形成的等离子体热核通过正激波后，形成上下对称的涡环结构；在弓形激波条件下，在波后形成的低压涡环引起波阻减小，这是激波减阻的主要机理。