高超音速边界层层流-湍流转捩导致高超音速飞行器的气动阻力和气动加热显著增加，这将降低高超音速飞行器的推进效率，同时对高超音速飞行器的热防护系统提出了更高的要求。因此，对高超音速边界层转捩的研究是十分必要的。高超音速边界层转捩的第一个阶段和必然经过的阶段称为感受性。感受性是指边界层对外部扰动的响应阶段，在该阶段内边界层内的扰动波被外部扰动激发，并向下游传播。感受性的研究是揭示边界层转捩机理的基础。
　　感受性受多重因素的影响，简单的可以分为自由来流扰动和壁源扰动。壁面粗糙元（包括独立粗糙元和分布式粗糙元）大量的存在于实际的高超音速飞行器表面。为了统一，本文将低于光滑壁面的凹陷也称为粗糙元，称为D型粗糙元。相应的将传统的高于光滑壁面的凸起称为K型粗糙元。近些年来，国内外学者对壁面粗糙元作用下边界层感受性的作用机理产生了浓厚的兴趣。已经有研究表明，壁面粗糙元不仅可以应用到高超音速飞行器的减阻降热中，还能够使边界层变得更加稳定。然而，多种扰动作用下高超音速边界层感受性的准确机理依然不是很清楚，这对解释边界层转捩是十分致命的。鉴于此，论文采用高阶精度有限差分方法对高超音速钝锥绕流流场进行数值模拟，分析了壁面粗糙元对高超音速流场的影响，结合快速傅里叶变换方法，得出了壁面粗糙元对高超音速边界层感受性的影响，得出了如下规律:
　　壁面粗糙元导致流场中出现了新的压缩波和膨胀波。独立粗糙元变形程度的增加和向上游移动导致流场中压缩波和膨胀波随之而增强。边界层内的流动参数在K型粗糙元的上游半部分区域和D型粗糙元的下游半部分区域内被放大，反之亦然。K型粗糙元造成的抑制作用会在其下游区域内持续一段距离。独立粗糙元可能导致边界层内出现了涡结构，D型粗糙元更容易导致涡的出现。
　　连续自由来流扰动对高超音速流场存在很大的影响，其中声波的影响最大，熵波次之，涡波最小。快声波、熵波和涡波造成的边界层内扰动波的主导模态为基频模态，而慢声波作用下的主导模态还包括二阶谐频模态。独立粗糙元导致慢声波造成的二阶谐频扰动被抑制，基频模态成为主导模态。脉冲波造成的边界层内扰动波的幅值较小，而且边界层内扰动波的频谱是连续的。
　　独立粗糙元改变了边界层内主导模态的转换过程。在光滑壁面、D型粗糙元壁面和较矮K型粗糙元壁面条件下，边界层内主导模态为基频和二阶谐频模态，边界层内存在两次主导模态转换。K型粗糙元达到一定高度时，边界层内主导模态转换次数增加到四次，并且在一段距离内三阶谐频模态成为主导模态。无论是K型粗糙元还是D型粗糙元，壁面粗糙元变形程度的增加加速了边界层内主导模态的转换过程。
　　分布式粗糙元中的某个粗糙元会受到其相邻的上游和下游粗糙元的影响。对于某个分布式粗糙元，其相邻的上游的粗糙元抑制了其上游半部分对自由来流扰动波的放大作用;而其相邻的下游粗糙元则抑制了其下游半部分对扰动波演化的抑制作用。边界层内不同模态扰动波对分布式粗糙元的响应特征存在差异。