本文通过数值模拟和实验研究相结合的途径,研究了超声速气体射流流动的不稳定结构问题.包括:(1)本文理论上对非定常激波解进行了分析,数值模拟的Sod激波问题计算结果与精确解作了比较分析.(2)本文研究发展了一种计算非定常激波动力学问题的分区方法,及其相应的分区内边界处理方法.应用非定常分区算法,模拟计算二维运动激波在楔形体和菱形体固体边界上的反射和激波衍射的问题,计算结果在分区的内边界上无扰动,并与文献上的46°夹角的楔形体和NACA0018翼型的基准实验结果作了比较.(3)应用非定常分区算法,模拟计算了二维和三维、正方形和长方形的超声速射流.数值模拟了随超声速射流压比增加激波栅格结构从规则反射到马赫反射的变化,观察到了非圆形射流当压比足够高时,呈现出了涡轴转变现象.(4)本文设计、加工了流场显示的实验设备,设计了相应的先进实验手段.流场实验显示结果表明,圆孔射流实验中观测到了激波规则反射结构和马赫反射结构.相同实验条件下,方孔和长方孔实验中仅有激波规则反射结构.射流的多种激波反射结构和流形是不稳定的.本文对非定常激波动力学流场进行了理论分析、流场显示实验研究和数值模拟的计算研究.并为以后研究组进行爆轰激波气体动力学研究和并行计算平台的研制和开发打下了基础.