近日，在2025年度“中国航空学会研究生学位论文托举工程”的评选中，我院李鑫博士的学位论文“超声速进气道中双入射激波/湍流边界层干扰机理研究”成功入选博士学位论文托举工程，论文指导教师为谭慧俊教授。

“中国航空学会研究生学位论文托举工程”旨在推动中国航空科技进步，鼓励创新性研究，促进青年人才成长，为下一步实施中国科协青年人才托举工程培养储备人才。此次评选共收到10个单位会员、19个专业分会、15名两院院士提名的99份材料，经过形式审查、专业初评（双盲）、综合评审（双盲），最终15人入围中国航空学会博士学位论文托举工程。李鑫博士是本届中国航空学会博士学位论文托举工程的南航唯一入选者，其余获奖人培养单位均为985高校。

获奖博士学位论文介绍

论文题目：超声速进气道中双入射激波/湍流边界层干扰机理研究

论文作者：李鑫

指导教师：谭慧俊教授

学科专业：航空宇航推进理论与工程

研究背景

在空天一体作战、全球快速到达、航班化天地往返等战略需求背景下，宽速域高超声速技术已成为当前国际空天领域竞争的战略制高点。进气道作为吸气式推进系统的“呼吸道”和“压缩机”，肩负着捕获、压缩气流的重任。激波/边界层干扰是此类进气道中最为重要的流动现象之一，其具有大梯度、强熵增、易分离、易突变等特征，对进气道总压恢复、极限压比乃至发动机推力性能均具有重要影响。在高马赫数进气道中，唇罩一般采用多级连续偏转设计，因而在有限的流向范围内诱发了连续多道入射激波/边界层干扰现象。虽然经过各国学者八十余年的努力，目前已针对外流中常见的单激波/边界层干扰建立了较完备的流动理论框架，但仍无法解释和预测宽速域进气道中多激波/边界层干扰的多区、耦合干扰特性。为此，亟需针对进气道内流中的多激波/边界层干扰开展研究。

研究内容

论文以宽速域进气道唇罩诱发的双入射激波/湍流边界层干扰为研究对象，综合运用风洞试验、数值模拟和理论分析手段，重点研究了两个激波干扰区域之间的耦合分离机制。试验识别出双入射激波/边界层干扰存在强耦合、弱耦合与解耦三类典型流态，揭示了激波配置对低频振荡特性的调控规律。研究发现双入射激波/湍流边界层干扰在动态耦合过程中存在迟滞双解现象，并通过实验验证该迟滞机制与第二个激波干扰区扰动传递路径的突变密切相关。基于无粘简化理论，建立了耦合分离区的理论分析模型，阐明了耦合分离形态与激波配置之间的内在关联。通过流动控制体的积分流量分析，建立了双入射激波/湍流边界层干扰耦合分离尺度预测公式，与实验结果相比，其预测误差在5%以内。结合耦合分离理论分析模型与尺度预测公式，实现了等效分离流场的高效构建，所得等效分离泡与激波系结构与实验及数值模拟结果吻合良好，为进气道快速气动设计与性能评估提供了实用理论工具。进一步，基于高时空分辨率的粒子示踪成像技术，精细解析了双入射激波/湍流边界层干扰三类典型流态中的多尺度旋涡结构，研究揭示了三类流态中大尺度高特勒涡呈现稳定存在、间歇存在与不存在三种特征。通过建立新型分析模型，基于壁面压强参数反演空间流线曲率，获得了判定高特勒涡的准则参数空间分布，进而有效预测了不同干扰模式下的高特勒涡特性，该工作为评估进气道内大尺度旋涡结构与再附区热流密度提供了新的技术途径。

创新点

(1) 揭示了双入射激波/湍流边界层干扰的耦合模式与迟滞机理，推动了激波/边界层干扰理论从“单波干扰”向“双波干扰”的拓展；

(2) 提出了双入射激波/湍流边界层干扰的分离建模与尺度预测方法，构建了耦合分离的等效流场，为宽速域进气道的快速气动设计与性能评估提供了新途径；

(3) 提出了双入射激波/湍流边界层干扰的多尺度解析与高特勒涡预测方法，为评估宽速域进气道内大尺度旋涡结构和再附区热流密度提供了新思路。

获奖人风采

作者简介：李鑫，英国正版365首页2023届博士毕业生，现为香港理工大学博士后。累计发表SCI论文10余篇，其中第一作者在流体力学顶级期刊Journal of Fluid Mechanics发表论文2篇。获授权发明专利4项。获评英国上市公司官网365校优秀博士学位论文，获校三好研究生、科研创新先进个人等荣誉。