超声速混合层（supersonic mixing layer），工学-工程热物理及动力工程-工程热物理-燃烧学-超声速燃烧-燃烧模态，两股不同性质（速度、温度等）的超声速流体在界面附近的混合现象。超声速混合层具有复杂的时间和空间演化特征。混合层中的失稳过程和非线性波现象是气态燃料与空气混合的基础。在低速条件下，混合层的扩散速度很高，混合层可以在很短的距离内失稳而变为湍流，并完成有效混合。然而，在超声速情况下，可压缩性极大地抑制了混合层的失稳过程。流动压缩性会影响混合层流动的一些基本性质，如随压缩性的增强，厚度增长率减小、拟序结构三维性质增强、湍流强度受到抑制、扰动模态出现超声速模态等。此外，超声速混合层流动存在一些复杂的流动现象或结构，如小激波、膨胀波、波涡干扰等现象。提高混合效率的基本原理就是加速混合层的失稳过程，提高混合层厚度的增长率。