超声速混合层湍流结构的研究和超声速流场气动光学性能的研究是当今空气动力学研究的两个前沿领域。目前,不管是在超声速混合层湍流结构的研究中,还是在超声速流场气动光学性能的研究中,风洞实验都是非常重要的研究方法。随着研究的深入和测量技术的发展,现有的风洞设备已经不能满足实验研究的需求。因此,按照新的要求,本文设计了用于超声速流场气动光学性能研究的直连式超声速风洞,以及用于超声速混合层湍流结构研究的“超-超”混合层风洞。直连式超声速风洞,是一座吸气式超声速风洞,实验段尺寸为120mm×100mm,通过更换风洞的喷管,可以分别实现马赫数为3和3.8的超声速流场。风洞的实验段采用四壁为光学玻璃的设计方式,这样的结构设计可以满足不同的光学流动显示方法对流场结构的测量。“超-超”混合层风洞采用吸气式超声速风洞的设计方式,实现了两股超声速气流的流动混合,风洞实验段尺寸为100mm×50mm,通过更换喷管,可以分别产生对流马赫数为0.3和0.6的混合层流场。通过对低马赫数一侧气流总压的调节,实现了压力匹配的混合层结构。在完成风洞设计的基础上,对两套风洞设备进行了安装、调试。采用电子压力扫描阀分别对直连式超声速风洞的流场和“超-超”混合层风洞的流场进行了校测,流场校测的结果表明,风洞的流场符合设计要求。最后,通过纹影、平面激光散射(NPLS)、背景成像纹影(BOS)等流动显示方法对“超-超”混合层风洞的湍流混合层结构进行了多分辨率的测量,得到了具有不同时间和空间分辨率的测量结果,为多分辨率测量方法在今后超声速混合层湍流研究和气动光学研究中探索经验。