采用直接数值模拟(DNS)方法对来流马赫数为2.25、33.2°激波角的入射激波/平板湍流边界层干扰分离泡进行了数值研究。在验证了计算结果可靠性的基础上，通过分析比较3个不同展向站位分离泡的非定常运动特性、分离微团几何特征和相干结构等，定量考察了三维展向结构差异的影响规律。研究发现，分离泡存在复杂的三维结构，其流向长度明显大于法向高度和展向宽度，整体上沿展向呈现中间高两边低的扁平型单峰结构。分离泡面积脉动预乘功率谱结果表明，分离泡的非定常运动表征为大尺度低频膨胀/收缩过程，其展向三维结构对峰值频率的影响较小，且分离泡两侧略滞后于中间。采用经验模态分解(EMD)方法对分离泡低频膨胀/收缩过程进行了条件统计分析。统计结果表明，膨胀和收缩运动对分离微团几何特征没有实质影响，各展向站位分离微团高度/长度比值的概率峰值出现在0.1附近，同时分离微团面积和法向高度近似满足二次方分布。此外，流向速度脉动场的本征正交分解(POD)分析指出，分离泡的非定常运动与低阶模态密切相关，而高阶模态的贡献相对较小。采用前10个低阶模态可以准确重构出分离泡的低频膨胀/收缩过程。