涡环是自然界与工程系统中普遍存在的一种基本流动结构，其形成与演化过程对动量、能量与物质输运具有重要影响。已有的研究分别揭示了受限边界或几何不对称性对涡环动力学的作用机制，但在真实系统中，这两种因素往往同时存在，其耦合作用及主导机理仍缺乏认知认识。

      本研究针对三维非对称受限空间中涡环的演化过程开展高分辨率数值模拟，发现了涡环在该类环境中呈现出对称生长—不对称倾斜—整体重定向的典型演化路径。研究表明，几何不对称性并非简单地破坏涡环结构稳定性，而是通过调制壁面诱导速度场与涡量分布，引发涡环动量的重新分配，从而驱动其空间取向的自适应调整。在此基础上，本文建立了一个标度模型，对涡环倾斜角度与重定向过程的关键动力学特征进行了定量刻画，为预测不同受限与不对称参数条件下的涡环行为提供了理论依据。该结果为理解复杂生物流动（如心室内血液射流的组织与引导）提供了新的物理视角，表明心室的非对称几何结构可能并非流动阻碍，而是一种有助于引导血流高效输出的功能性设计。

      本研究的通讯作者为刘洪与向阳教授，第一作者为团队硕士研究生尹羽菲，项目得到了国家自然科学基金和上海市科委探索者项目的支持。该团队研究方向涵盖大飞机减阻、涡动力学、生物流体、人工智能与飞行器设计等领域。

https://doi.org/10.1063/5.0304637

https://doi.org/10.1063/10.0042202