在飞行器机翼的后沿的空气流动及工业生产中的流动现象中,边界层与固体壁面分离是常见的现象。发生分离的流场中存在剪切率很大的区域,大尺度涡旋结构会在这些区域内产生和发展。这些涡旋结构富含脉动动能,可以有效传递动量和热量。通过控制手段影响剪切层内的大尺度涡旋结构的发展对减小飞行器阻力、保障工业生产安全以及提高能源利用效率的意义非常大。本文首先讨论了几种控制剪切层内大尺度涡旋结构发展的方法,包括被动控制方法及开环和闭环主动控制的方法。为了对大尺度涡旋结构进行实验研究,本文设计了一个后向台阶流动的流场实验台,用来对这个有代表性的分离流进行全面的开环控制实验。为了测试在开环主动控制器的作用下流场中的分离流特征,本文采用了粒子图像测速的手段采集流场中某一时刻的宏观速度分布情况。为了给下一步的闭环控制研究工作打下基础,本文自行设计并制作了多通道压强传感器、热线风速仪等实验器材并获得部分实验结果。在数据的处理方面,本文采取相位平均的方法处理粒子图像测速系统所采集的数据,获得了在主动控制器在不同频率下激励信号在各个相位时流场的速度分布。从而发现了主动控制器在低频和高频情况下所激发出的物理现象的差异。合理的解释了与当前的数值模拟结果之间的不同之处,并给出了输入信号和输出信号之间的传递函数。此项研究对于闭环流动控制理论研究和工程实践都会有很大的积极意义。