近日，我院李椿萱院士团队的博士生韩天依星在蒋崇文教授指导下，在流体领域的国际顶级期刊《Journal of Fluid Mechanics》（JCR 3/40）上发表研究论文《Basic solutions to Taylor–Maccoll equations》，解析获得了Taylor-Maccoll 方程所有超声速解，发现了多类新解，可用于新型乘波体、进气道设计等高超声速飞行器设计领域以及相关领域研究。审稿专家认为该研究方法新颖，分析系统深入，能够支撑乘波体、进气道设计（useful to anyone contemplating the design of waverider or wavecatcher intake），是对相关百年未解问题（significant unsolved problems, almost a century old）的坚实贡献（an advance and a valid contribution）。

Taylor-Maccoll 方程是无粘锥形流动的控制方程，Taylor-Maccoll方程解是乘波体、进气道设计所需基本流场及其构成元素的首要选择，广泛应用于乘波体设计、五代机Bump式进气道设计、高超声速进气道设计Busemann组合进气道设计、乘波体—进气道一体化设计等。然而，近百年来人们仅发现方程的4 类解，乘波体、进气道设计的大量相关研究也围绕这4类解开展。Taylor-Maccoll方程的新解可以拓宽基本流场选择，支撑新型乘波体、进气道设计方法研究。

该研究通过重构Taylor-Maccoll方程组，形成基本解的概念，提取了解空间中的特征曲面，系统分类了所有可行的超声速解，并揭示了其间的关系。具体地，发现了外锥内流解、锥形膨胀解、Busemann-外锥组合解等新解，认识到近百年来的4类经典解本质上属于两类基本解，明确了激波组合解中波前解与波后解的对应关系。

图1超声速圆锥表面均匀吹气形成的外锥—外锥内流组合解

图2两种不同构型下超声速绕流形成的锥形膨胀解

图3 (a) Busemann解，(b) Busemann-外锥组合解，(c) Busemann-外锥-外锥内流组合解

我院博士研究生韩天依星为论文第一作者。论文的唯一通讯作者是我院蒋崇文教授。他是国家级青年人才，173基础加强计划重点项目技术首席专家，国家安全重大基础研究项目群项目技术首席专家，飞行器空气动力学工信部协同育人基地主任，国家数值风洞工程两委委员，中国空气动力学会理事，主要研究方向为高超声速飞行器设计。论文合作者为我院胡姝瑶副教授，是中国科协青年托举人才，主要研究方向为计算流体力学。

全文链接为：https://doi.org/10.1017/jfm.2024.884