射流噪声是航空航天领域中一个重要问题,它不仅污染环境,还会影响发动机的效率及飞行器的结构安全,因此受到了科研工作者越来越多的关注。本文采用数值模拟、抛物化稳定性方程(PSE)等方法对射流噪声的产生机理进行研究,探讨了层流及湍流射流中大尺度旋涡结构、失稳波和远场噪声的关系。主要工作包括以下几个方面：(1)数值研究了轴对称射流的涡配对噪声,考察了马赫数及热效应对近场动力学和远场噪声特性的影响,探讨了失稳波产生噪声的机制,结果表明：射流的近场由旋涡的卷起和配对主导,且其位置随着马赫数的降低和加热向上游移动。远场噪声由亚谐频噪声主导,表明涡配对过程是主要声源,提高马赫数和加热都会增强远场噪声的强度,提高远场噪声的主导辐射角度。对Lilley-Goldstein(L-G)方程的声源分解可知,动量相关声源与热相关声源辐射的噪声呈现迥异的辐射形态,二者之间存在明显的抵消机制,在等温射流中抵消现象出现在小角度上,在热射流中抵消现象出现在大角度上,抵消机制导致了远场噪声极小值的出现。线性PSE预测的失稳波在增长阶段的扰动能量、特征函数等均与数值模拟结果吻合,但线性PSE模态严重低估了远场噪声幅值。基于线性PSE模态,结合L-G方程构建了基于失稳波相互作用的非线性模型用于预测噪声。非线性模型准确预测了主导声波的起始位置、传播方向,较合理地预测了噪声幅值。(2)采用大涡模拟(LES)方法模拟了冷、热圆射流。大涡模拟合理地预测了射流的近场湍流脉动、远场噪声谱和总声压级等,这些流动特征及噪声特性均与前人的实验结果吻合很好。基于LES数据,详细考察了大尺度结构、失稳波与远场噪声的关系。采用频率域内的本征正交分解方法(POD)提取了湍射流压力场中能量最占优的大尺度结构,称之为第一阶POD模态。第一阶POD模态比LES流场更加规则,且呈现出清晰的增长、饱和和衰减的特征,类似波包。线性PSE模态与第-一阶POD模态的压力扰动具有相同的增长率、幅值、波长和相位,且沿流向和径向的变化趋势基本一致,表明二者在流场结构上基本等价,在峰值的下游位置二者的衰减率和幅值等出现偏离,这可能是由于流动的非线性特征导致。总体而言,当前考察的射流的压力场中能量最占优的大尺度相干结构可以采用线性PSE模态表示的线性波包进行表征,至少在增长阶段。基于第一阶POD模态计算的远场噪声在小角度上与LES数据吻合很好,表明与大尺度结构相关的波包确实是当前射流噪声的主导声源。基于线性PSE模态计算得到的噪声则远低于LES数据,表明线性PSE虽然准确预测了压力场中波包的近场特征,但是仍然遗漏了波包作为噪声源的某些关键信息。(3)采用大涡模拟方法研究了旋拧效应对热射流近场流动特征和远场噪声特性的影响,结果表明：旋拧效应增强了流动的不稳定性,加速了大尺度结构的破碎,削弱了大尺度结构相互作用的强度,降低了大尺度结构的周向相关性,并降低了射流中心线上速度和密度脉动的饱和幅值。近场流动特征的改变导致了旋拧热射流噪声总声压级的明显降低,特别是小角度上的噪声,其中噪声峰值降低约3.2dB。对远场噪声的傅里叶分解表明远场噪声由m=0,1,2的低阶模态主导,在小角度时,m=0模态低频段噪声的降低导致了总声压级的降低,在大角度时,总声压级的降低则归功于m=1,2模态噪声幅值的降低。最后,采用POD方法提取了旋拧热射流压力场中能量最占优的大尺度结构,发现旋拧射流中增长阶段的大尺度结构仍然可以模化为线性PSE模态表示的线性波包。