近日，土建学院研究团队在流体力学研究领域顶级期刊《Journal of Fluid Mechanics》（简称JFM，剑桥大学出版社旗下核心期刊之一，是流体力学领域的旗舰期刊）发表题为“Instability of a weakly viscoelastic film flow on an oscillating inclined plane”的原创性研究成果（J. Fluid Mech. 2024, vol. 987, A36，DOI: https://doi.org/10.1017/jfm.2024.412）。山东大学为该论文的第一完成单位，土建学院硕士研究生杜少枫为论文第一作者，力学系副教授赵茉莉为合作研究者，力学系助理研究员肖越、教授王少伟为通讯作者。

在航空航天推进系统中，燃油的喷注雾化过程常简化为平面液膜的稳定性问题。液体火箭发动机中的不稳定燃烧导致的壁面振荡对推进系统的正常工作和结构安全有着重要的影响。鉴于平面液膜的初始稳定性影响着最终破碎形成的液滴尺寸及分布，因此研究振荡液膜的稳定性不仅对工程问题具有较大的应用价值，且作为经典的流体力学问题，也得到了国内外学者的密切关注。先前的研究主要集中在牛顿流体液膜的稳定性方面，对于非牛顿流体液膜动力学特性研究则较为缺乏。

该论文在国家自然科学基金项目的支持下，通过线性稳定性分析方法研究了弱黏弹性液膜在振荡斜面上的长波和有限波长不稳定性。利用Chebyshev级数解和Floquet理论，描述了当斜面存在流向和壁面法向振荡时，黏弹性和强迫振荡对失稳的耦合作用。对于长波长不稳定性，用渐近展开法解析地得到了特征值问题的解。理论分析表明：Floquet指数与壁面法向振荡振幅无关，并讨论了倾斜角、重力和表面张力对黏弹性液膜稳定性的影响。对于有限波长不稳定性，随着黏弹性的增加，重力不稳定的边界向更高的波数移动，次谐波和次谐波不稳定的临界振幅降低。此外，考虑黏弹性的影响后，在小倾角下发现了一种新的振荡模态。以上研究结论将会促进学者们对非牛顿液膜的流动系统失稳过程的理解。

近年来，该课题组面向流体力学领域的重要基础问题，在非牛顿流体液膜稳定性方面连续发表了数篇有影响力的研究成果：

1. J. Fluid Mech. (2024), vol. 987, A36, doi:10.1017/jfm.2024.412

2. Phys. Fluids. (2024), 36, 084118, https://doi.org/10.1063/5.0223251

3. Phys. Fluids. (2024), 36, 053109, https://doi.org/10.1063/5.0210250

4. J. Fluid Mech. (2023), vol. 973, A39, doi:10.1017/jfm.2023.759

文：肖越

图：肖越