湍流拟序结构的生成与演化显著地影响着湍流中热量的输运。在相同浮力驱动下，热湍流系统可能呈现出不同的大尺度拟序结构（Xi & Xia, 2008, Phys. Fluids）。此外，流动模态与传热效率存在瞬时关联，湍流结构多重态可导致不同的整体热输运（Xi et al., 2016, J. Fluid Mech.）。近日，西工大航空学院/极端力学研究院郗恒东教授团队青年教师徐翱等人通过壁面剪切控制流动结构，实现了传热效率强化的预定主动控制。基于团队前期的研究结果（Xu et al., 2020, Phys. Fluids），研究者设计了三种壁面剪切方式旨在分别实现单涡结构、水平叠加双涡结构以及竖直叠加双涡结构，从而调控对流系统的传热效率。直接数值模拟结果表明，上述三种剪切热湍流系统中，水平叠加双涡结构所对应的传热效率最高，这是由于水平叠加的双涡结构在流场中形成了更为有效的传热通道。

此外，研究者发现了随着剪切强度增加，热湍流出现层流化特征的反常现象。通过分析腔体内羽流的动力学演化过程，研究者证实壁面剪切抑制了羽流的自组织行为，使得湍动能的生成减弱，从而热湍流进入全新的层流状态。

该研究成果以“Wall-sheared thermal convection: heat transfer enhancement and turbulence relaminarization”为题发表于流体力学顶级期刊《Journal of Fluid Mechanics》，第一作者为徐翱副教授，合作者有硕士生许本瑞以及郗恒东教授（通讯作者）。西北工业大学为该论文的唯一署名单位。该研究得到了国家自然科学基金和“飞行器复杂流动与控制”111引智基地的资助。（撰稿：许本瑞 审核：郗恒东）

论文链接：https://doi.org/10.1017/jfm.2023.173