由浮力驱动的热对流现象在自然界和工业中广泛存在,例如,太阳、木星等天体内部的流动,地球表面海洋和大气的流动,热交换器和被动式冷却装置等工业生产设备中的流动。目前,热对流问题的研究多数基于Oberbeck-Boussinesq（OB）近似,即假设粘性系数、热传导系数等物性参数为常数,仅在浮力项中考虑密度变化。然而,真实自然界和工业生产中的对流现象往往具有很大的温差,此时流体的密度变化不能被忽略,这种OB近似不再成立条件下的影响称为non-Oberbeck-Boussinesq（NOB）效应。因此,本文从稳定性和湍流统计两个方面研究了具有可压缩性的浮力驱动流动,揭示了 NOB效应的重要影响及作用机理,主要研究成果如下:1.基于完全可压缩的Navier-Stokes（N-S）方程以及线性稳定性分析,研究了半径比对快速旋转球环中可压缩流动稳定性的影响。结果表明:除典型的惯性模态和柱状模态外,还发现了准地转可压缩模态,该模态主要发生在普朗特数较小、密度变化较大的流动中;临界参数受半径比的影响很大,随半径比增大,临界瑞利数和临界波数增大;半径比对失稳过程具有明显影响,随半径比增大,基本流通过可压缩准地转模态失稳的参数空间明显减少;在可压缩准地转模态中,能量方程中的时间导数项和温度扩散项不可忽略,连续方程中的密度时间导数项不可忽略,滞弹性近似不再适用。基于“Reynolds-Orr”方程的能量分析,揭示了不同模态具有不同的动力学机制:在可压缩准地转模态中,扰动压力做净负功,起到致稳作用,这与柱状模式相反,且随半径比增大,扰动压力做功的贡献增大。2.采用小马赫数N-S方程,数值模拟研究了NOB效应对热对流湍流结构及统计特性的影响。研究发现NOB效应对系统的努塞尔数、雷诺数、中心温度偏移、湍流能谱的影响很小;NOB效应对湍流尺度、温度脉动的影响主要集中在冷热边界层内,且在冷热边界层的影响刚好相反。与RB系统的边界层理论中经常忽略压力梯度的假设不同,当前结果表明边界层内流向压力梯度不可忽略,此外雷诺应力在边界层中起着重要作用;NOB效应对耗散率的影响主要集中在冷/热边界层,物性参数的变化对耗散率的影响在冷/热边界层相反,可压缩性对动能耗散率的影响可以忽略;NOB效应导致了新的流动拓扑结构出现,这些流动拓扑主要集中在边界层内,但是总体占比很小。