近日，航空動力研究所齊飛教授團隊在流體力學(xué)期刊Journal of Fluid Mechanics上發(fā)表最新研究成果“Combined Reynolds-vorticity transport analysis of the shear layers in a premixed swirling flame”，提出雷諾-渦量輸運分析理論，并被該期刊選為封面文章。博士生汪秋笑為論文第一作者，夏溪副教授為論文通訊作者，齊飛教授和來姝玥副教授為論文共同作者。
旋流燃燒是航空發(fā)動機和燃?xì)廨啓C普遍采用的穩(wěn)定燃燒技術(shù)，但旋流火焰流場中存在復(fù)雜的剪切層結(jié)構(gòu)，該剪切層的空間演變會引起流動不穩(wěn)定性，導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定乃至劇烈的燃燒振蕩問題。因此，對旋流火焰剪切層特性的研究是認(rèn)識和控制火焰穩(wěn)定性的前提。
研究團隊利用重復(fù)頻率達1萬赫茲的立體粒子圖像測速技術(shù)（sPIV）和OH*發(fā)光信號測量技術(shù)，對旋流火焰進行同步拍攝，基于火焰和流動圖像定量分析了火焰剪切層強度的空間演變規(guī)律。結(jié)果顯示，火焰內(nèi)部剪切層出現(xiàn)先增強后減弱的非單調(diào)變化特征，這一發(fā)現(xiàn)難以用傳統(tǒng)的渦量輸運理論解釋。為此，團隊創(chuàng)新性發(fā)展了雷諾-渦量輸運（Reynolds-vorticity transport）聯(lián)合分析方法，克服了拉格朗日體系下的渦量輸運理論與基于歐拉體系描述的剪切層強度之間的“鴻溝”，成功揭示了主導(dǎo)內(nèi)部剪切層在近場增長的“斜壓扭矩”和“渦扭轉(zhuǎn)”效應(yīng)，以及主導(dǎo)其在遠場衰減的“擴散”和“膨脹”效應(yīng)。該研究促進了對旋流火焰剪切層空間演變物理機制的理解，提出的雷諾-渦量輸運理論也可直接應(yīng)用于一般軸對稱流動剪切層的分析中。
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1017/jfm.2025.54
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