主要研究领域为湍流结构与湍流噪声的模拟与理论。具体包括以下几个方面： 

 1.  气动噪声的高效预测、声源机理与噪声控制:

    利用湍流模拟和声比拟等方法对复杂几何外形、高Reynolds数湍流中声辐射特性进行模拟与精准预测，此外，将声学理论与数值模拟数据结合分析并揭示湍流噪声的产生机制与传播规律，并针对性地设计降噪的主动或被动控制策略。   

图1. 喷流噪声的模拟[Phys. Fluids, 33, 2021] 

            图2. 方腔流动噪声辐射与基于多孔材料的噪声控制[Phys. Fluids, 32, 2020]

图3. 机翼噪声的预测与控制[J. Fluid Mech., 941, 2022]

2.  可压缩流稳定性与湍流结构生成演化：

   基于线性、非线性稳定性理论以及大规模的高精度数值模拟等，揭示可压缩湍流中的旋涡结构、压力结构等生成和演化的本质规律，服务于飞行器的结构分析与气动设计。

图4.  高速边界层中旋涡结构与压力结构的数值模拟[J. Fluid Mech. 946:A14, 2022]

 3. 流体力学中的数据科学与机器学习：

    利用湍流模拟已经得到都流场大数据，提取关键的湍流结构生成与演化信息，为流动分析、低维建模、流动控制及机器学习服务。

图5. 基于降阶变分的模态分解方法：可以处理非稳态湍流[J. Fluid Mech. 966:A7 2023]

 4. 热湍流中结构演化、热输运特性及调控: 

    大气环流、海洋环流、晶体生长等自然界和工业界诸多流动现象均与大尺度都流体运动息息相关，人们常常将这些系统简化为热浮力驱动都对流系统进行基础研究。当前我们主要利用直接数值模拟，揭示流体在温差作用下受浮力的影响会产生复杂的热湍流结构，这些结构自组织会形成复杂的大尺度环流形态，并对系统热输运效率产生决定性的影响，通过改变热湍流结构都生成和演化规律可以实现系统动量和热量的调控。

 图6. 自然界中都典型对流现象以及基于小马赫数方程的气体热湍流对流模拟[J. Fluid Mech., 889, 2020]

       图7. 二维和三维分层热湍流对流的直接数值模拟[J. Fluid Mech., 870, 2019]

5.  多相湍流中的结构生成演化与建模:

    采用Euler-Lagrange方法对复杂的气-固两相流动，气泡流动进行数值模拟，发展多相湍流的计算模型。

  图8. 自然界中的典型气-固两项湍流及湍流两相流都直接数值模拟

图9. 含颗粒可压缩湍流边界层中的旋涡结构