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采用风洞实验和数值模拟方法研究平板表面圆柱形粗糙单元引起的M=3超声速边界层转捩问题。实验采用纳米粒子示踪平面激光散射技术（NPLS）对流动结构进行测量。共考察了1mm、2mm和4mm三个不同的粗糙度条件。采用五阶精度加权紧致非线性格式（WCNS—E-5）对风洞实验进行数值模拟和对比。实验及计算表明：粗糙元对边界层干扰后诱导了尾迹流向涡的形成，流向涡通过抬升机制产生剪切层和流向速度条带等不稳定结构；实验流动图像显示，剪切层不稳定在边界层转捩过程中起重要作用；随着粗糙元高度增加，流动分离范围和转捩区域明显扩