以发动机燃烧室内存在的复杂射流与来流相互作用问题为背景，本文采用大涡模拟方法研究了超声速来流中横向射流、超声速来流中横向脉冲射流以及超声速旋拧射流问题。主要的工作和研究成果如下：　　 (1)采用大涡模拟方法研究了超声速来流中横向射流问题，着重探讨了射流与来流的动量通量比和射孔形状对流动特性的影响。这类问题蕴含着诸多复杂的流动现象，如激波/射流的相互作用、激波/涡的相互作用、射流剪切涡的演化、射流穿透深度和湍流特性等。当欠膨胀声速射流横向射入超声速流场之后，会形成一系列复杂的三维激波和涡结构，如弓形激波、分离激波、桶状激波、马赫盘、马蹄涡、射流剪切涡和反向旋转涡对等。研究发现，当动量通量比较小时，上述激波结构的变形特性更为明显；与圆孔射流相比，椭圆孔射流产生的激波结构变形不甚明显。射流与来流的交界面处形成了大尺度的射流剪切涡结构，这些结构能够促进射流与来流的混合。通过追踪这些结构的质心位置，详细讨论了它们的时空演化特性。射流穿透深度是衡量射流与来流混合的重要参数，研究表明，穿透深度随动量通量比的增加而增加；与圆孔射流相比，椭圆孔射流的展向穿透深度较大，法向穿透深度较小。通过流场中湍流脉动特性分析发现，射流上游马蹄涡处流向雷诺应力占优，而射流下游的法向雷诺应力得到了增强，这与流场中反向旋转涡对相关。　　 (2)采用大涡模拟方法研究了超声速来流中横向脉冲射流问题，详细地分析了该问题中存在的几种重要的流动现象，包括射流穿透深度的增加、射流/来流混合的增强、流场内复杂的激波和涡结构以及相互作用等。研究表明，由于射流的脉冲效应，流场内激波结构呈现明显的变形。与定常射流相比，脉冲射流中射流剪切涡的尺度更大、结构更不规则。当脉冲射流处于高动量通量比时，穿透深度会明显增加。桶状激波的大幅度变形会造成穿透深度的明显变化，进而增加穿透深度随时间的变化幅度。由于射流的脉冲效应以及射流/来流的相互作用，流场中湍流脉动得到了增强，在射流附近法向，湍流脉动占主导。基于流场的湍流特征，针对与大尺度混合特性相关的区域进行了分析，发现脉冲效应能够增加射流流体与来流流体混合的区域。频谱分析表明，脉冲效应改变了流场中激波和涡结构的不稳定频率。　　 (3)采用大涡模拟方法研究了超声速旋拧射流问题，系统地分析了旋拧效应对流场结构、射流剪切层的演化、湍流脉动以及激波啸叫等现象的影响。研究表明，与无旋拧的情形相比，旋拧效应能够减少流场中激波胞格的数量，并减小激波胞格和射流核心区的长度。当旋转数较高时，射流中心区域会形成回流区，这与旋拧效应产生的离心力有关。旋拧效应能够激发射流剪切层失稳并增加剪切层的径向扩展，这表明旋拧效应可以促进射流流体与环境流体的混合。同时，旋拧效应能够增强流场中径向湍流脉动并降低剪切层附近的压力脉动。与无旋拧的情形相比，旋拧射流下游的湍流脉动衰减很快，这与射流核心区长度变短有关。频谱分析表明，旋拧效应改变了激波啸叫的频率，降低了激波啸叫的强度。采用本征正交分解对脉动压力场的分析表明，流场中占优模态呈现轴对称、偶极子、四极子和六极子等结构，这与剪切层的周向失稳有关。