高速液体射流是一种新兴技术，具有环保、节能、高效等优点。广泛应用于切割清洗和雾化喷淋等领域。由于此类射流的速度高，尺度小，相关研究仍比较匮乏。高速液体射流在空气中的复杂界面结构、空间演变过程还没有被完全揭示，过程中的物理现象也未能得到很好的理解，而这些认知是合理调控射流，实现不同应用目的前提。　　本文根据实验工况设计可视化实验方案，对不同结构喷嘴射流在不同雷诺数下的宏观及微观形态进行捕捉，提出多种图像处理方法对射流图像进行处理，借助大量实验数据重现高速液体射流的复杂界面结构和发展变化过程。　　本文的研究工作的主要内容及成果如下:　　1、采用可视化实验方法，对4种不同出口流道喷嘴射流的宏观形态进行捕捉，给出两种图像处理方法对射流图像进行处理，基于处理结果提出三个参数对射流形态特征进行评价。实验结果显示，具有类流线型出口流道的喷嘴射流集束性最佳。对最优喷嘴射流的进一步研究显示，射流结构随雷诺数变化经历了一个复杂变化过程。喷嘴出口流道对射流集束性的调节作用，仅在一定雷诺数范围内显著。在低雷诺数(Re＜130000)下，射流初始段界面剪切层受到喷嘴出口结构的调控。而在高雷诺数下，当射流内部湍流剧烈到一定程度时，剪切层对射流稳定性的影响变弱。发现此时，集束性主要受射流内部湍流扰动影响，体现为雷诺数决定集束性。　　2、运用高速显微摄影技术设计实验，讨论了高速摄影参数对射流捕捉能力的影响。对高速微孔射流从流出喷嘴至完全破碎整个过程进行捕捉。根据实验结果，将射流由集束到破碎分为四个阶段:表面波动产生与发展阶段、液滴开始剥离且射流直径显著减小阶段、射流开始断裂阶段、独立液块形成阶段。借助大量图像信息，运用统计方法，对高速微孔液体射流破碎过程进行重构。高速微孔射流的破碎体现出了典型的瑞利破碎特征，但是，20 MPa下高雷诺数湍流引入的流场脉动打破了瑞利模式下表面波的线性增长和端部破碎的规则性。　　3、运用高速显微摄影技术，重点关注喷嘴出口附近射流表面结构，对不同雷诺数下的液体射流表面波进行捕捉。详细分析比较了常用谱方法以及谱方法中的参数影响，结合本文研究对象，选用Burg法对射流图像信息进行处理，并采用两种方法对所选用谱方法作误差分析。运用上述方法成功地测量了高速微孔射流的表面波。发现表面波长与雷诺数的线性关系在局部雷诺数为48.62时被打破，此时为层流向湍流的过渡区间(transition to turbulence)，湍流作用拉宽了射流表面波的尺度范围。