近日,宁夏大学数学统计学院纪勇博士与北京航空航天大学陈曦教授团队合作,在壁湍流复合控制减阻研究方面取得重要进展。相关成果以“Controlling turbulent wall flows via composite active excitations”为题,于2026年10月14日在线发表于国际流体力学权威期刊《Journal of Fluid Mechanics》。

壁湍流广泛存在于航空航天、能源动力和化工输运等工程领域,近壁区湍流结构产生的壁面摩擦阻力是导致能量损耗的关键因素。传统单一控制策略效能有限。针对这一问题,研究团队采用直接数值模拟方法,研究了结合壁面吹吸气与大尺度涡旋的复合控制减阻策略,在摩擦雷诺数为180、395和550的工况中均实现了超过28%的减阻率和高于26%的净能量节省,显著优于单一控制策略。
流场分析显示,复合控制能更有效地抑制随机湍流,削弱大尺度涡旋运动碰撞产生的二次流。涡量分解进一步表明,消除壁面法向方向的湍流涡量弥散,是提升高雷诺数下复合控制减阻效果的关键。该研究成果可为飞行器表面减阻和石油管道输运减阻等工程应用提供方法参考。

图1. 复合控制方法示意图(Ji et al. 2026JFM)
纪勇博士为论文第一作者,宁夏大学为论文第一单位,北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室陈曦教授为通讯作者。其他作者包括北京航空航天大学段鹏宇博士、北京理工大学姚杰教授及德国埃尔朗根—纽伦堡大学Philipp Schlatter教授。研究得到国家自然科学基金(92252201)及中央高校基本科研业务费支持。
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