各位青年学者好，我是叶维祥，目前在清华大学核能与新能源技术研究院从事博士后研究，担任助理研究员。非常感谢“逐风追流”提供的平台分享我的研究工作。
研究背景和方向
我主要关注的研究领域为不稳定湍流（失速流、空化流、泄漏流等）及其控制。面向我国能源“3060”发展战略以及抽水蓄能、卫星推进及高温气冷堆等重大工程应用问题，我的研究主要集中在流体机械（水电、航天、核电等领域）内流不稳定机理及抑制的研究工作，尤其针对高精度数值模拟、内流不稳定诱发机理及流动控制等方面展开系统研究。代表性工作如下：
高精度湍流模拟研究
在流体机械实际内部流动中，基于常规线性涡粘的雷诺平均Navier-Stokes（Reynolds Averaged Navier Stokes, RANS）模型在精细化捕捉复杂工况条件下的不稳定湍流结构表现出明显劣势。部分时均化模型（Partially Averaged Navier Stokes, PANS）是一种桥接模型，可通过模化参数无缝桥接RANS模型与直接数值模拟（Direct Numerical Simulation, DNS）。研究基于混合模型（MSST RANS）发展成其部分时均化模型（MSST PANS），该模型可高效、准确地预测旋转机械复杂工况下的不稳定流动；可快速预测产品性能以及流场诊断，具有高计算性能比。
图1 修正的部分时均化湍流模型（MSST PANS）：（a）模型构建思路，（b）二维翼型空化流预测，（c）三维叶轮机械性能预测
导叶式叶片泵旋转失速诱发机理
针对导叶式叶片泵旋转失速诱发机理，研究团队结合多种流动诊断方法（能量平衡方程、边界涡量流、周向涡量，本征正交分解等）对其不稳定工况进行分析。研究揭示了“动静干涉效应”所导致的无叶区强逆压梯度促使旋转失速团周向传播的机理，同时在流道中传播的旋转失速团堵塞流道并造成能量损失突增是导致特性曲线驼峰的直接原因。研究对海洋工程领域喷水推进泵，抽水蓄能电站水泵水轮机不稳定流动诱发机理提供了清晰的理论依据，为控制这类不稳定流动提供了清晰的理论指导。
图2 混流泵（a）叶片间流道损失分布（b）叶轮与导叶损失对比及（c）旋转失速团演变模式
旋转失速抑制方式及机理
研究表明，大倾斜角（大前倾角）叶片可在时间和空间上改变转轮叶片间流道中既定的旋涡分布规律，抑制了转轮及无叶区不稳定流动。该研究可代表涉及带导叶式叶轮机械在部分负荷工况运行时产生的流动不稳定性现象的抑制技术。改型方法改善了繁琐的优化流程、保证了工作可靠性、代表性以及使用便捷性，已被东方电机、日本电业社株式会社等著名流体机械企业生产试验。
图3 旋转失速抑制模式：（a）转轮大角度倾斜（b）转轮前倾
超临界二氧化碳压缩机叶顶泄漏流特性
超临界二氧化碳（S-CO2）闭式布雷顿循环相比当前大规模使用的蒸汽动力循环，其涡轮系统和冷却设备的体积仅相当于蒸汽系统对应设备体积的十分之一，此时S-CO2离心压缩机叶尖间隙占比最高可达12％，其诱发的叶顶泄漏涡不仅会造成叶轮压比和效率的下降，同时也是其失速的主要诱因之一。博士后期间，主要开展S-CO2压缩机叶顶间隙流与叶片间流道失速流的相干作用机制研究。研究成果可为我国第四代核电超临界布雷顿循环技术扩大叶轮稳定工作范围、优化设计和防止设备失速故障提供重要的理论基础和指导。
个人经历
叶维祥2013年-2017年本科就读华北电力大学（北京）能源动力与机械工程学院，在2017年-2022年博士（直博）就读清华大学能源与动力工程系（导师：罗先武教授），期间于2019年-2020年受国家留学基金委资助赴日本早稻田大学（导师：宫川和芳教授）进行联合培养，于2022年6月获得工学博士学位。2022年-2023年曾工作于北京控制工程研究所（航天502所）担任工程师，2024年至今于清华大学和核能与新能源技术研究院从事博士后研究。近五年，在Ocean Eng.、Renew. Energy、J. Energy Storage、Phys. Fluids、J. Hydrodyn等国际主流期刊发表SCI论文17篇，单篇论文最高被引超70次；申请发明专利及软著4项。目前主持及骨干参与国家自然科学基金青年项目，国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划、国家重大专项子课题等项目。获北京市优秀毕业生、国家奖学金、国家资助博士后研究人员计划B档资助，中国产学研合作创新成果一等奖等系列奖项荣誉。
联系方式
非常感谢平台给予的大力支持与推荐！研究团队长期从事叶轮机械优化设计及内流机理研究，期待有机会与各位行业专家学习、交流！
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引用：
图1：https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.107305
图1：https://doi.org/10.1007/s12206-020-0619-0
图2：https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2021.109756
图3：https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.12.129
文案：叶维祥
图片：叶维祥
编辑：代洁娆
