近日，上海交大机械与动力工程学院航空动力研究所齐飞教授团队在流体力学期刊Journal of Fluid Mechanics上发表最新研究成果“Combined Reynolds-vorticity transport analysis of the shear layers in a premixed swirling flame”，提出雷诺-涡量输运分析理论，并被该期刊选为封面文章。博士生汪秋笑为论文第一作者，夏溪副教授为论文通讯作者，齐飞教授和来姝玥副教授为论文共同作者。
旋流燃烧是航空发动机和燃气轮机普遍采用的稳定燃烧技术，但旋流火焰流场中存在复杂的剪切层结构，该剪切层的空间演变会引起流动不稳定性，导致火焰不稳定乃至剧烈的燃烧振荡问题。因此，对旋流火焰剪切层特性的研究是认识和控制火焰稳定性的前提。
研究团队利用重复频率达1万赫兹的立体粒子图像测速技术（sPIV）和OH*发光信号测量技术，对旋流火焰进行同步拍摄，基于火焰和流动图像定量分析了火焰剪切层强度的空间演变规律。结果显示，火焰内部剪切层出现先增强后减弱的非单调变化特征，这一发现难以用传统的涡量输运理论解释。为此，团队创新性发展了雷诺-涡量输运（Reynolds-vorticity transport）联合分析方法，克服了拉格朗日体系下的涡量输运理论与基于欧拉体系描述的剪切层强度之间的“鸿沟”，成功揭示了主导内部剪切层在近场增长的“斜压扭矩”和“涡扭转”效应，以及主导其在远场衰减的“扩散”和“膨胀”效应。该研究促进了对旋流火焰剪切层空间演变物理机制的理解，提出的雷诺-涡量输运理论也可直接应用于一般轴对称流动剪切层的分析中。
该研究工作得到了国家自然科学基金的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1017/jfm.2025.54
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