Výzkumné práce prováděné v laboratoři jsou soustředěny do dvou okruhů:

Základní výzkum je zaměřen na hlubší objasnění fyzikální podstaty jevů, které se uplatňují při trassonickém a supersonickém proudění v lopatkových mřížích axiálních i radiálních.
V rámci tohoto výzkumu byl vůbec poprvé popsán vývoj soustavy čelních rázových vln a jejich účinky na další vývoj proudění v lopatkové mříži. Měření bylo provedeno na lopatkové mříži složené ze symetrických dvoukruhových profilů a jeho výsledky  (viz. Obr, níže) se staly etalonovým měřením pro validaci numerických metod nejen u nás, ale i v zahraničí. 
Tato měření byla potvrzena také rychlostní kamerou, která umožnila zachytit přes interferometr i rozběh supersonického proudění v mříži.

Vývoj soustavy uzavíracích a čelních rázových vln v lopatkové mříži. Bílým tečkováním je vyznačena zvuková čára, jako hranice místní supersonické oblasti. Čísla v horním levém rohu vyznačují hodnotu vstupního Machova čísla.

Experimenty na supersonické kompresorové mříži umožnily mj. nalézt provozní režim, při němž dochází k nestacionárnímu přechodu z tzv. rozběhnutého na nerozběhnuté supersonické obtékání (Obr. níže vlvevo).

Od začátku sedmdesátých let minulého století se řešila problematika optimalizace aerodynamického návrhu transsonické lopatkové mříže, a to jak teoreticky, tak i experimentálně (Obr. výše vpravo). Proto byl podrobně sledován vznik a vývoj rázových vln v okolí náběžné a odtokové hrany, interakce rázových vln s mezní vrstvou a rázových vln mezi sebou  včetně např. zeslabování intenzity rázové vlny expanzní oblastí. Tyto výsledky byly užity při optimalizaci návrhu špičkové turbínové rotorové mříže pro podnik ŠKODA. Zde se podařilo jenom úpravou náběžné hrany lopatky 1077 mm pro turbíny  500 MW a 1000 MW snížit ztráty v návrhovém bodě, tj. M_2is ~ 1,8, o téměř 30%.
Za čtyřicet let provozu tunelu na lopatkové mříže bylo detailně promeřeno téměř 100 lopatkových mříží turbínového i kompresorového typu. Byla získána řada nových, původních poznatků o transsonickém a supersonickém proudění v těchto mřížích a byla vypracována zcela původní metodika měření mříží v trenssonické oblasti.  Laboratoř se stala jednou z prvních laboratoří ve světovém měřítku, v níž se podařilo proměřit lopatkové mříže při M₁ ~ 1.
Rozsáhlý experimentální výzkum zahrnoval i detailní proměření velkého množství profilů turbínových mříží posledních stupňů velkých parních turbín v rozsahu 0.3 < M₁ < 0,9, M_2is ~ 1,95. Jenom podrobný aerodynamický výzkum posledního stupně parní turbíny 1000 MW představuje téměř tisíc zpracovaných výsledků optických měření. Převážná část archivu interferogramů a šlírových obrázků je v Ústavu termomechaniky k dispozici v elektronické formě.
Podrobně byly také proměřeny turbínové rotorové mříže při extrémních úhlech náběhu (Obr. níže vlevo), což ukázalo mimo jiné  i na možnost obrácení smyslu výsledné aerodynamické síly na lopatku v důsledku odtržení proudu na její podtlakové straně (viz. Obr. níže vlevo i vpravo).

 Laboratoř se v minulosti také zabývala supersonickým prouděním v záběrníkové mříži radiálního leteckého kompresoru (Obr. níže).

Vůbec poprvé byl realizován experimentální aerodynamický výzkum transsonických lopatkových mříží pro radilální dostředivé turbíny (Obr. níže). Jelikož se jedná o lopatkové mříže velmi malé štíhlosti, bylo nutno uvažovat všechny trojrozměrné jevy. Pro tento výzkum bylo rovněž třeba zpracovat celou metodiku měření a jeho vyhodnocování a ověřit i možnost optických měření.

Významnou problematikou, kterou se laboratoř dlouhodobě zabývá, je systematický výzkum transsonického a supersonického proudění v relativně úzkých kanálech, jakými jsou např. difuzory odstředivých kompresorů, nebo lopatkové mříže radiálních turbín. Proudění je v nich trojrozměrné s výrazným vlivem aerodynamického ucpání, silně ovlivněné vazkostí, trojrozměrným odtržením a sekundárním prouděním. Jedním ze stěžejních úkolů bylo studium přechodu supersonického proudění na proudění subsonické v těchto kanálech, který často probíhá v tzv. pseudorázové vlně. Experimentálně byl sledován její vznik a vývoj. Na obr. výše vpravo je zobrazena pseudorázová vlna, která v úzkém kanále nahrazuje rázovou vlnu uzavírající místní nadzvukovou oblast na zakřivené stěně.
Od roku 1960 se oddělení Dynamiky plynů zabývalo teoretickým i experimentálním výzkumem nestacionárního transsonického proudění a výzkumem vzniku a důsledků tzv. transsonické nestability. Experimentální část tohoto výzkumu byla realizována v Laboratoři vnitřních proudění v Novém Kníně.  Aerodynamický tunel na lopatkové mříže byl upraven tak, aby umožňoval symetrické transsonické obtékání izolovaného profilu (NACA0012 a symetrický dvoukruhový 18% profil) a aby na něm bylo možno sledovat postupné vytváření uzavírací rázové vlny a její stabilitu vůči poruchám přicházejícím z úplavu. Pohyb rázové vlny na profilu byl sledován podélnou štěrbinou v masce nad průzorem pomocí rozmítací rychlostní kamery.  Bylo rovněž vyšetřováno šíření poruch proti proudu, popř. kolem profilu, subsonickou oblastí mezní vrstvy a možnosti potlačení jejich vlivu přehradami na náběžné, popř. odtokové hraně profilu.
V návaznosti na výzkum transsonického obtékání tupých odtokových hran byl pro k.p. ŠKODA Plzeň proveden rozsáhlý experimentální výzkum vhodného tvaru dna kuželek velkých regulačních ventilů (Obr. niíže vlevo a vpravo). Navíc, díky pružně uložené kuželce, bylo možno sledovat i vznik nestacionarit a budících sil při transsonickém proudění ve ventilu.

Interferogramy proudění v regulačním ventilu.
 

Pro vývoj transsonického a supersonického proudění v uzavřených kanálech a dýzách je důležitá znalost proudění  v bezprostředním okolí kritického průřezu, zejména průběhu a polohy zvukové čáry. Experimentálně se mimo jiné prokázalo, že se zde nerovnoměrný rychlostní profil vyrovnává a pošinovací tloušťka mezní vrstvy na stěnách se výrazně zmenšuje (Obr. níže vlevo).

V aerodynamické laboratoři se prováděla i řada dalších měření, která mají charakter základního výzkumu. Bylo postaveno zařízení (Obr. výše vpravo) umožňující současně provádět dynamická a optická (např. interferometrická) na modelu se dvěma stupni volnosti (např. u kmitajícího profilu rotace kolem jeho osy a posuv ve směru kolmém ke směru proudu) (Obr. níže vlevo a vpravo).