当具有初始扰动的物质界面受到瞬时冲击加载时,界面失去原有稳定性,扰动不断增长并最终演化成湍流流动的物理现象被称为Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性。RM不稳定性在惯性约束核聚变、超燃冲压发动机、天体物理中的超新星爆发,以及流动稳定性研究、漩涡和湍流形成机理方面等工程和学术领域具有非常重要的研究价值,自RM不稳定性概念被提出以来的半个多世纪中,受到了国内外广泛的关注。在已有的RM不稳定性现象研究中,大量的研究工作集中在对二维现象的讨论并得到了颇为丰硕的研究成果。但是,在大量的自然现象和工程环境中,RM不稳定性均以三维形式出现。三维问题的研究往往受到实验技术的限制、计算资源不足、以及理论建模的复杂程度所制约,导致对三维RM不稳定性现象的研究十分有限,界面的三维效应亟需进行更为广泛的研究。RM不稳定性的界面发展受到界面初始形式的显著影响,三维情况又与二维情况有很多不同之处。三维界面在其界面上的每个位置需由两个主曲率进行描述,两个界面主曲率的组合形式对RM不稳定性界面的扰动增长速率具有非常重要的影响。本文基于课题组前期的实验工作进行深入探讨,利用实验和数值相结合的手段对界面主曲率效应进行研究,分析界面演化的内在机制,验证理论模型的可靠性。本文的主要内容包括：1.在实验研究方面,本文基于课题组前期的实验基础,对试验段中用于生成极小曲面单模界面的肥皂膜生成装置进行了改进,从而可以对激波与界面相互作用的早期过程进行观测,弥补了前期实验方法的不足,从实验结果可以得到更多激波与界面相互作用的信息。本文利用实验手段对轻／重气体界面和重／轻气体界面进行了研究,得到了完整的流场演化过程,为数值方法提供了更为有效的参考。2.编制了数值方法对实验过程进行了模拟,得到了实验过程中更为详尽的流场信息。数值程序采用level set结合真实虚拟流体(rGFM)的方法对物质界面进行捕捉,五阶WENO格式和三阶TVD Runge-Kutta方法求解欧拉方程的空间项和时间项。并使用了OpenMP并行化处理来提高计算效率。计算结果清楚地重现了实验过程中气体界面的演化过程,给实验图像提供了更加直观的三维波系形态,加强了对极小曲面单模界面RM不稳定性现象的理解。3.利用数值方法对具有相同方向的主曲率界面(三维单模界面)、具有相反方向的主曲率界面(极小曲面特征的三维单模界面)以及其中一个主曲率为零的单模界面(二维单模界面)进行了模拟,并对不同形式的界面中心对称面上的扰动振幅曲线进行提取对比,发现相比于只有一个不为零主曲率的界面形式,相同方向的界面主曲率能够促进扰动振幅的增长,而相反方向的界面主曲率能够抑制扰动振幅的增长,甚至推迟扰动增长进入线性阶段的时间。这与课题组早期的实验结果相吻合,从数值角度验证了实验结果以及理论模型的有效性。对界面演化过程进行了波系分析和涡量分析,从而对影响界面扰动振幅的机制进行了解释。4.以轻/重气体界面为例,对多种不同主曲率组合形式的界面进行了讨论,以便于对界面进行横向比较和理论分析,对界面不同位置处的界面扰动振幅进行研究。从对比结果中发现,界面主曲率效应为一种局部效应,如果界面上同时存在主曲率方向相同区域和主曲率方向相反区域,则局部区域的振幅增长将分别呈现出不同的增长规律。从界面的整体来看,如果界面最大扰动振幅相等,则具有相反方向曲率的界面会比只有相同方向曲率的界面增长稍慢。从界面面积的增长速率来看,如果界面最大扰动振幅相等,具有相反方向曲率的界面相比只有相同方向曲率的界面增长更为缓慢,但是增长速率最为缓慢的仍然是二维单模界面,说明了最为稳定的界面形式是二维界面,任何曲率组合形式的三维界面都将增强RM不稳定性的扰动增长。本文通过实验和数值手段系统地研究了RM不稳定性问题中的三维效应,重点着眼于三维初始界面的主曲率效应研究,初步得到了界面主曲率效应对于界面扰动发展的影响规律,期望可以找到通过操控界面主曲率来调节界面扰动增长的方法,从而为实际应用提供可能的解决方案。