北航新闻网11月18日电 近日，我校航空科学与工程学院李椿萱院士团队的博士生韩天依星在蒋崇文教授指导下，在流体领域的国际知名期刊《Journal of Fluid Mechanics》（JCR 3/40）上发表研究论文《Basic solutions to Taylor–Maccoll equations》，解析获得了Taylor-Maccoll 方程所有超声速解，发现了多类新解，可用于新型乘波体、进气道设计等高超声速飞行器设计领域以及相关领域研究。审稿专家认为该研究方法新颖，分析系统深入，能够支撑乘波体、进气道设计（useful to anyone contemplating the design of waverider or wavecatcher intake），是对相关百年未解问题（significant unsolved problems, almost a century old）的坚实贡献（an advance and a valid contribution）。
Taylor-Maccoll 方程是无粘锥形流动的控制方程，Taylor-Maccoll方程解是乘波体、进气道设计所需基本流场及其构成元素的首要选择，广泛应用于乘波体设计、五代机Bump式进气道设计、高超声速进气道设计Busemann组合进气道设计、乘波体—进气道一体化设计等。然而，近百年来人们仅发现方程的4 类解，乘波体、进气道设计的大量相关研究也围绕这4类解开展。Taylor-Maccoll方程的新解可以拓宽基本流场选择，支撑新型乘波体、进气道设计方法研究。
该研究通过重构Taylor-Maccoll方程组，形成基本解的概念，提取了解空间中的特征曲面，系统分类了所有可行的超声速解，并揭示了其间的关系。具体地，发现了外锥内流解、锥形膨胀解、Busemann-外锥组合解等新解，认识到近百年来的4类经典解本质上属于两类基本解，明确了激波组合解中波前解与波后解的对应关系。
图1 超声速圆锥表面均匀吹气形成的外锥—外锥内流组合解
图2 两种不同构型下超声速绕流形成的锥形膨胀解
图3 (a) Busemann解，(b) Busemann-外锥组合解，(c) Busemann-外锥-外锥内流组合解
航空科学与工程学院博士研究生韩天依星为论文第一作者。论文的唯一通讯作者是蒋崇文教授。他是国家级青年人才，173基础加强计划重点项目技术首席专家，国家安全重大基础研究项目群项目技术首席专家，飞行器空气动力学工信部协同育人基地主任，国家数值风洞工程两委委员，中国空气动力学会理事，主要研究方向为高超声速飞行器设计。论文合作者为航空科学与工程学院胡姝瑶副教授，是中国科协青年托举人才，主要研究方向为计算流体力学。
全文链接为：https://doi.org/10.1017/jfm.2024.884
（素材来源：航空科学与工程学院）
（审核：董雷霆）
编辑：贾爱平
