在激波的瞬时加速下,具有初始小扰动的流体界面会迅速失稳,并最终诱导流动进入湍流混合状态,这种界面不稳定现象被称为Richtmyer-Meshkov（RM）不稳定性。RM不稳定性研究不仅在激波动力学、旋涡动力学和可压缩湍流等流体力学研究领域中具有重要意义,而且在超新星爆发、超燃冲压发动机、惯性约束核聚变等实际问题中具有广泛的应用价值。近几十年来,国内外学者通过理论建模、实验分析、数值模拟等方法对RM不稳定性问题开展了系统深入的研究。目前,关于平面激波诱导的RM不稳定性的扰动增长机制已较为清晰,并建立了较为完善的理论体系。然而,惯性约束核聚变涉及的汇聚激波诱导的RM不稳定性,尤其是汇聚激波与多层界面相互作用后的复杂界面失稳问题,却鲜有研究。本文在课题组研制的水平半环形汇聚激波管中开展柱形汇聚激波诱导气层失稳的实验研究,利用肥皂液成膜方法生成初始形状可控的气体界面,借助高速纹影法记录激波和界面相互作用后的流场演化过程。另外,采用可压缩多组分流动高精度求解器对该问题进行数值模拟,获得详细的流场信息,深入分析汇聚激波冲击气层后的扰动发展的内在机理。本文主要内容如下:1.实验研究了汇聚激波冲击下,具有正弦扰动外界面的重气层（air/SF6/air）的演化过程。结果表明,气层厚度越大,界面耦合效应越弱,外界面扰动发展越慢。在扰动透射激波和界面耦合效应的共同作用下,气层内界面呈现缓慢的扰动增长,通过降低气层的厚度,可以减小扰动的增长速率。在反射激波的二次作用后,内界面扰动经历一段时间的线性增长,其增长率对气层厚度和界面振幅和波数不敏感,并且可以用 Mikaelian（Physica D,vol.36,1989,pp.343-357）的经验模型来预测。线性期结束后,内界面扰动增长率持续下降,随后在汇聚几何和弱可压缩性的影响下,界面的尖钉和气泡依次停止运动,导致扰动增长停滞。2.实验研究了汇聚激波冲击下,具有正弦扰动外界面的轻气层（air/He/air）的演化过程。在实验观察时间内（包括反射激波二次作用界面后）,气层内界面始终保持光滑,这与重气层的情况完全不同。主要原因是扰动透射激波在轻气层传播中振幅快速衰减,同时流场减速引起的RT稳定性效应会抑制界面扰动振幅的发展。研究发现,在汇聚效应作用下,气层外界面先“加速”反相,随后振幅迅速增长。与单层重/轻界面相比,气层内界面引入波系（耦合效应）,抑制（促进）外界面扰动的发展。3.实验和数值研究了汇聚激波冲击双扰动SF6重气层（气层的内外界面同时具有正弦扰动）的不稳定性演化过程。结果表明,从内界面上反射回来的稀疏波显著影响外界面扰动的发展,其影响程度与气层厚度以及内外界面扰动的相位差息息相关。对于同相位气层,内界面的演化对气层厚度不敏感;对于反相位气层,气层厚度不同,内界面在演化后期呈现完全不同的形态。内界面上的扰动发展属于扰动激波诱导扰动界面的非经典RM不稳定问题,本文针对此问题建立了一个考虑界面斜压涡量、汇聚效应、扰动激波不均匀冲击以及RM不稳定性启动阶段的理论模型,该模型能很好地预测本文的实验与数值模拟结果。