欠膨胀超音速冲击射流在许多工程技术领域得到广泛的应用,如V/STOL（Vertical or short take-off and landing）飞行器起飞和着陆、火箭的发射,以及除尘、除水等工程问题;而且其流场结构极其复杂,激波和涡结构之间存在着强烈的相互作用。因此无论是工程应用还是流体力学的基础研究,超声速冲击射流研究都具有极大的挑战性和吸引力。本文使用大涡模拟方法对超声速欠膨胀冲击射流进行了数值模拟。利用5阶WENO格式和四阶中心格式分别对无量纲化的柱坐标系下的可压缩滤波N-S方程的对流项和粘性项进行空间离散,时间上推进采用的是具有强稳定保持性质的四步三阶Rugge-Kutta格式。亚格子尺度模型采用的是Smagorinsky涡粘模型。计算程序在多核机上通过MPI实现了并行。通过与经典的冲击射流实验对比,证明了程序的有效性。本文数值模拟得到了高度欠膨胀冲击射流的流场剪切层中不同尺度的涡结构和射流中的激波结构。数值结果观察到了马赫盘的振荡,以及在斜激波、马赫盘及涡结构的共同作用下,射流内外剪切层之间的环形激波的生成与消失的周期过程。本文研究了内剪切层涡结构的演化。数值结果显示大尺度涡结构的形成与马赫盘的振荡相关,马赫盘运动到最下游时,在三波共交的位置一个相对较大的涡结构开始卷起,在下行过程中发展成大尺度涡结构。内剪切层的涡结构冲击壁面时破碎,破碎的涡结构大部分随壁射流沿径向流出,小部分向回流区运动,当环形激波靠近冲击壁面时,由于激波后高压,使得破碎的涡结构沿射流壁面径向运动受阻。在内外剪切层的作用下形成了壁射流区内外交错的涡结构。计算观察到冲击射流的脉动场在瞬时流场主涡结构的基础上会附加与主涡旋转方向相反的次涡结构。由于下行的涡结构与冲击壁面作用,内剪切层冲击壁面的位置附近及外围壁射流区的速度存在较强的脉动。研究分析表明流场中马赫盘的振荡、环形激波的产生和消失的周期性以及涡结构的发展与冲击单音之间存在一定的内部关联性。