可压缩涡环是三维高速流场中最基本的流动结构,不同形态的可压缩涡结构广泛存在于燃料喷注、矢量发动机尾喷以及爆震发动机尾喷中。相比于不可压缩涡环,可压缩涡环内部存在膨胀波、嵌入激波及二次涡结构等,包括了涡-涡以及激波-涡相互作用等复杂的流动问题,给可压缩涡环的理论研究和精准控制带来了挑战。涡环夹止现象的发现是近23年来涡环演化最重要的理论发现之一,并且对混合增强、推力增益等有重要的工程价值。因此,本论文针对可压缩涡环生长演化模型、夹止机制及夹止控制展开研究。为了精确控制可压缩涡环的产生条件——入射激波马赫数,本论文设计了一套可压缩涡环发生装置,并通过激波触发的时序控制方法,利用粒子测速（PIV）系统同步测量可压缩涡环的流场演化过程。另外,本文还设计了一套高速纹影测量系统用于观量可压缩涡环激波结构和涡结构的演化过程。经过重复度实验发现该装置产生激波速度的误差小于0.5%。采用上述实验装置及测量方法,本文开展的具体研究内容及取得的主要结论如下:第一,针对可压缩涡环的生长演化机理进行了研究。通过改变激波管驱动段长度以及驱动段和被驱动段之间的压力比,获得了三种典型的可压缩涡环结构。对不同压比条件下的涡环生长演化过程进行了细致描述,并首次在PIV实验中清晰的捕获到次级涡结构。对涡环和涡核尺寸、流场中心速度剖面进行了定量化分析。针对涡环的自诱导传输速度,将实验结果与涡环速度的理论模型进行了对比研究,发现涡环速度随压缩性的增加而增大,而理论模型由于其诸多假设等因素,仅在弱压缩性条件下更符合实验值。对初始时刻流场的流体参数进行了理论解析,发现了声速欠膨胀射流和亚声速欠膨胀射流两种射流条件。提出了两种可压缩涡环的环量产生模型,分别为滑移线模型和激波强度模型,由于在强压缩性条件下,激波强度模型与实验值符合的更好,同时更具有工程前景,本文的研究都将采用激波强度环量模型。第二,针对可压缩涡环的夹止机制以及形成数进行了研究。本文根据一般涡旋形成时间的物理定义,结合可压缩涡环激波强度的环量模型,定义了可压缩涡环的形成时间。利用形成数的判定准则,发现在不同压缩性,且不同驱动段长度条件下两种欠膨胀射流产生的可压缩涡环,其形成数均在3.0-4.0这个范围内,略小于不可压缩涡环的统一形成数。接着,研究了可压缩涡环结构演化的夹止信号。结果发现,对于亚音速欠膨胀射流产生的涡环,涡环发生了夹止时,主涡环与尾迹涡开始发生分离;对于音速欠膨胀射流产生的涡环,当主涡环与尾迹涡激波结构发生分离时,说明涡环已经发生了夹止。基于能量原理,提出了可压缩涡环的无量纲能量数,发现其无量纲能量数小于不可压缩涡环。第三,针对可压缩涡环夹止控制的影响机制开展研究。本文通过三种方案探究影响涡环夹止的因素,改变涡环形成数的方法。方案一基于改变喷口收敛角度,设计了扩张喷口和收缩喷口。结果发现,在收缩喷口条件下,涡环的形成数随压缩性的增强而变大,其控制效果明显。方案二提供周向扰动,设计了等直、扩张、收缩的锯齿型喷口。结果表明,在强压缩性条件下,扩张喷口的涡环形成数随锯齿个数的增加而变大,收缩喷口涡环形成数极小,两者控制效果最为明显。方案三基于涡环的相互作用,提出了两种控制方法。方法一设计了不同角度的斜喷口,可以产生多涡环,涡环在相互作用时会发生融合或者分离。结果发现,斜喷口角度越大,其产生的涡环形成数越小,具有一定的控制效果。方法二设计了双驱动段,涡环将先和激波发生作用,后发生涡环相互作用。结果表明,前驱动段压力比较小时,涡环将持续增长,有效的延迟了涡环的夹止行为,其控制效果明显。