喷流相干结构主导着流场的演化,被认为是一种重要的声源。相干结构及其声源机制是气动声学和流体动力学研究的重点问题,也是流动控制与降噪设计的关键。在航空航天领域,随着气动噪声控制要求的日趋严格,声源机制的研究受到越来越广泛的关注。本文以民航中典型的马赫数为0.9的高亚声速喷流为研究对象,采用大涡模拟（LES）与数据驱动的模态分析方法研究喷流的相干结构与流场演化,探讨喷流相干结构的声源机制,并考察喷流温度对流场与声源机制的影响。主要工作包括以下几个方面:（1）喷流的近场特征与相干结构采用LES方法获得平行喷流的近场特征,喷流的平均速度和速度脉动强度与前人的实验结果吻合良好,在此基础上,分析喷流速度与压强的近场特征,采用本征正交分解方法（POD）分析喷流中的相干结构。结果表明:高对流速度区呈V形包裹势流核尖端并引起了下游的涡结构破碎。喷流唇线上的压强信号具有幅值调制的波包特征,且压强信号的主导频率在流向与横向上降低。POD模态分析显示,流向、横向与展向脉动速度的模态分别呈条带、肋状与脊状。肋状模态在空间上位于条带与脊状模态共同作用的区域,在振动频率上位于条带和脊状模态振动频率的调制频带上,表明肋状模态受到条带和脊状模态的调制。横向脉动速度与脉动压强的模态在剪切层附近都呈鼓包状且两者的振动高度同步,具有类似振动系统的特征,在主导频率下的谱POD（SPOD）模态捕捉到了脉动压强场中指向下游的辐射波列。以上关于平行喷流近场与相干结构的研究也为本文的流场计算方法的可靠性提供参考。（2）非等温喷流的流场与近声场关联分析采用LES方法模拟圆口喷流,喷口温度与环境温度比分别为0.86、1.0和2.7,并在计算域中直接包含近声场。计算结果合理地预测了喷流的湍流脉动、近声场的总声压级与频谱。在此基础上,根据声比拟理论的等价声源提取流场信号,并在包含相干结构的区域上分析流场信号与峰值声辐射信号之间的声学关联,详细考察非等温喷流中熵脉动、密度脉动对辐射机制的影响。结果表明:熵脉动在冷、等温喷流中加强涡声并抑制剪切信号的声学关联,熵脉动在热喷流中抑制涡声,对流向、径向剪切信号的抑制程度不同。密度脉动加强剪切信号与自信号的声学关联之间的抵消,但抵消机制在冷、热喷流中相反。流向速度的负脉动峰扰动了平均熵场和平均密度场,从而引起熵、密度的脉动峰值。温度改变了熵、密度平均场的流向分布从而改变了抵消机制。密度脉动的强相关性区域显示出相干结构中与声辐射有关的区域在势流核末端呈条状,在剪切层附近呈弧形,这两处区域的声学关联在热喷流中相互抵消,在冷喷流中相互加强。相比而言,熵脉动的强相关性区域呈小尺度且集中在势流核末端附近。（3）非等温喷流相干结构的运动学分析基于圆口喷流的LES结果来研究相干结构的声源机制,考察非等温喷流相干结构的形态分类、尺寸参数以及相干结构中相位的短时演化等运动学特征,着重分析了波包状的相干结构。结果表明,压强场的POD模态呈鼓包状,类似波包。喷流温度使得压强场POD模态与密度场POD模态之间的同步特征消失,而压强场的轴对称SPOD模态捕捉到了辐射波列。因此非等温喷流中相干结构的运动学分析应直接基于压强场展开并重点考察轴对称分量。压强场轴对称波包的运动学分析表明,波包的幅值衰减和相干衰减使得波包的能量分散到辐射区,从而加强了波包的辐射强度。最后,采用基于条件采样的时空POD方法分析了轴对称压强场相干结构在声猝发过程中的相位变化,发现相位不同的鼓包在势流核末端的幅值衰减速率不同,衰减慢的同相鼓包包裹中间的反相鼓包,同相鼓包融合后产生高幅值的辐射波,喷流温度对这一相位变化的影响不显著。