研究方向简介

流动稳定性一直是流体力学的中心问题之一，在大气、海洋等自然界以及航空、航天、风工程、材料制备等工程领域普遍存在。稳定的流动状态才可能维持，从而容易被观察到；而不稳定的流动状态则很难观察到。层流失稳可以转变成另一种层流，或者转捩成湍流。研究流动的稳定性，就是要研究流动对于扰动的响应特性，即流动是否稳定、稳定性条件、不稳定流动的演化等等。流动稳定性研究已形成了一整套的理论和方法，有的仍在发展之中，特别是非线性理论，值得进一步研究。当然，对于强非线性的流动不稳定现象，实验和直接数值模拟仍然是主要的研究手段。流动控制是流体工程中的核心问题，利用流动的不稳定性特性进行流动控制，可以实现“四两拨千斤”的优化控制效果。

近年来主要是采用各种稳定性理论与方法，研究了钝物体尾迹的局部和整体不稳定性；旋拧流的不稳定性及非线性演化；薄膜流动的稳定性；温盐环流的稳定性等等。

微尺度流动在MEMS、生物医学工程等领域有重要的应用，所涉及的微尺度效应主要包括两个大的方面：一是宏观流体力学规律有可能不再成立；二是虽然宏观流体力学规律仍然成立，但由于力的相对重要性发生变化，导致一系列微尺度下所特有的流动现象。近年来，微尺度流动已成为流体力学研究的热点之一。

近年来在国家自然科学基金及中科院创新方向性项目的资助下，开展了微管道气体流体特性研究，包括微管道内压力驱动的气体流动实验研究；微管道气体亚声速流动的蒙特卡罗直接数值模拟研究；微管道滑流近似解析解研究等。

计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD），是利用计算机和数值方法求解流体力学方程组以获得流动规律、解决流动问题的学科。主要研究任务可以用5个M和一个A来表述（参见张涵信，沈孟育著《计算流体力学》，国防工业出版社，2003）：Machine（计算机及并行化）、Mesh（网格生成）、Method（主要指离散化方法）、Mechanism（机理）、Mapping（结果可视化）、Applicaiton（应用）。

目前在CFD领域主要从事高精度流体界面数值模拟方法的研究，主要内容包括：基于Level-Set方法的高精度界面跟踪方法，基于PPM格式的多介质界面捕捉方法；将理想气体界面高精度算法推广到一般状态方程多流体界面情况；实现上述算法的并行化；上述算法在Rayleigh－Taylor不稳定性和Ritchmyer－Meshkov不稳定性研究中的应用等。