螺旋度是三维湍流中的二阶无粘不变量，对湍流系统的演化具有关键作用。螺旋度的基础理论研究对改善航空发动机、燃气轮机等关键装备的性能提升具有重要的指导意义。
此前，螺旋度效应主要用来探索湍流的内在机制，而关于螺旋度本身在湍流中（尤其是各向异性湍流）的统计特性鲜有研究。中国科学院力学研究所高温气动实验室可压缩湍流课题组基于流向旋转槽道的大规模数值模拟系统，探究了螺旋度在壁湍流中的空间和尺度上的分布、各向异性和跨尺度输运及其在近壁区的流动结构分布等，并发现了一些新的现象及机制，如螺旋度的空间分布具有明显的手性分离的特性、可为第一类与第二类Prandtl提供统一的表达和解释等。该研究将为更复杂的旋转壁湍流理论及应用技术研究奠定必要的理论基础。
相关研究成果发表在Journal of Fluid Mechanics上（doi：10.1017/jfm.2022.250）。研究工作得到国家自然科学基金与国家重点研发计划的支持。
图1.（a）近壁区的Taylor–Görtler分布；（b）近壁区的螺旋度分布
图2.螺旋度级串不同通道的空间结构分布：（a）第一通道；（b）第二通道
内容来源：中国科学院
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