湍流颗粒流广泛存在于航空航天、能源动力、医药、环境大气科学等领域。如今，随着运算能力的快速提升，湍流颗粒流的大规模高精度数值模拟越来越成为航空航天动力系统设计、环境天气预测的重要工具。这种大规模数值模拟的精度取决于颗粒模型的优劣，现今低精度的颗粒模型限制着大规模数值模拟的预测精度。

       实验室副主任白博峰教授课题组与美国佛罗里达大学S. Balachandar教授课题组合作，以有限尺度颗粒为研究对象，利用直接数值模拟方法研究了颗粒在壁湍流中的受力机制与模型，揭示了颗粒与壁湍流中拟序结构的相互作用机制，发现了拟序结构产生的壁面法向曳力对颗粒运动的重要性；以此为基础提出了改进的颗粒受力模型计算公式。此项工作将提升壁湍流颗粒运动的预测精度，进一步优化湍流颗粒流的大规模数值模拟工具。

       相关论文以“Fully resolved simulations of a stationary finite-sized particle in wall turbulence over a rough bed”为题发表于Physical Review Fluids并被列为编辑推荐文章（Editor’s Suggestion）。我实验室为第一作者单位和共同通讯作者单位。

       本研究得到了中国国家留学基金管理委员会、国家杰出青年基金的支持。

图1 颗粒的尾迹涡结构

图2 湍流结构与颗粒的相互作用