近年来,随着多款商用级头戴式显示器的推出,沉浸式技术的应用研究有了快速的发展。在沉浸式环境下,可以提供与真实环境相似的交互体验,增加使用者的临场感与沉浸感。沉浸式技术拥有直观的立体显示效果和三维交互方式,与游戏、工业设计、考古、医学、电影等领域的三维虚拟场景高度契合,得到了广泛的应用。三维流场亦是沉浸式技术应用的一个重要领域。在流场可视化过程中,经常需要对三维参数进行配置,如流线布种,区域剪切等。传统交互设备（鼠标、键盘等）受限于交互维度,在完成三维交互任务时交互步骤繁琐且复杂,降低了可视化分析工作过程中的精度和效率。沉浸式虚拟环境在显示方面能拥有能直接观察的深度信息,其六自由度的头显交互方式拥有更广阔的视野,能在显示层面就提供更多的有效信息。并且沉浸式下的交互方式与真实世界相似,适合于三维流场环境,交互过程直观且自然。但由于三维流场可视化交互任务复杂,交互需求多样,目前依然存在着许多待解决的交互问题,缺乏系统的针对沉浸式流场的交互方案。本文构建了一个基于自然手势的沉浸式流场交互系统,并定义了沉浸式实时流场可视化的基本交互范式,论文主要工作如下:（1）针对流场数据块管理复杂、大空间导航交互效率低等的问题,提出了多视图交互方案。利用主视图和包含数据概览的小视图进行非对称性的协同交互,高效完成了沉浸式流场环境中的场景变化、空间导航、数据块管理等复杂交互任务。（2）针对沉浸式环境中流场交互方案较少的问题,提出了基于三维工具的沉浸式流场手势交互框架。框架定义了沉浸式手势交互工具栏,用户通过手势交互进行工具选取、参数配置、节点管理等操作,完成特定的沉浸式流场任务。交互工具中包含三维交互界面、交互控件等交互对象,支持用户完全在沉浸式环境下完成对流场可视化的操作。（3）在充分调查用户交互需求的基础上,本文实现了基于Leap Motion和HTC Vive的沉浸式流场交互系统。系统利用了Leap Motion进行手部关节点捕捉并使用模板进行手势匹配,然后通过手势责任链传递分发手势消息,响应不同的手势事件,实现手势交互。通过手势责任链的管理方式,能有效管理各类手势事件的优先级。同时,本文系统通过头戴式显示设备HTC View将虚拟流场场景进行实时显示,实现了沉浸式流场环境中的自然手势交互系统。（4）为验证本文交互方法的有效性,并为后续的研究提供有价值的参考,本文针对沉浸式环境和桌面环境的三维流场可视化系统进行了评估对比实验。实验定义了三个交互案例,从学习难度,交互效率,用户体验三个方向,测试并讨论了本文系统在可视化数据交互方面的优势与不足。实验结果表明,本文提出的交互方法能在一定程度上为用户提供高效、自然的交互,能够有效改善用户的分析体验。