穆恺博士的研究聚焦于界面流体动力学、界面不稳定性、微纳尺度流动与多相流。主要面向深空探测和航空航天等前沿领域（如：空间金属增材制造、飞行器燃料雾化、靶丸制备等），围绕其中广泛存在的复杂界面流动问题开展基础科学研究，旨在解决其中涉及的关键科学问题与技术难题，如界面流动实验及理论分析方法、界面动力学演化行为与不稳定性机理、界面流动失稳主动控制与应用等。近年来学术成果包括：

• 复杂界面流动的实验与理论方法。建立了流动聚焦、旋拧射流、液滴气动破碎实验平台，发展了高速PIV流场显示、高速纹影等流动观测方法，获得了界面演化定量流场，参与研发熔融金属界面流动微重力实验设备，以支持空间金属增材制造装备研制，建立了速度场、温度场、离心力场等多场耦合条件下界面不稳定性及能量平衡理论分析方法。以上实验与理论方法为深入探究界面流动及失稳机理奠定了基础。

      典型界面流动实验方法

     界面不稳定性理论模型

• 复杂界面流动动力学规律及不稳定性机制。获得了射流轴对称破碎形成液滴的流动模态，明确了同轴射流界面耦合规律和参数区间，揭示了周向旋拧诱导射流非轴对称破碎的动力学过程，明确了主导物理机制。探究了复杂流态下的液滴气动破碎行为（如：存在固壁、含泡液滴、多液滴耦合...），明确了二次雾化过程的界面扰动发展。这些工作揭示了多相、多界面、多场耦合等复杂流动状态下界面失稳的物理机制。

  同轴射流破碎界面耦合行为与参数区间。

  复杂条件下(多场耦合、非牛顿介质)射流界面失稳机制。
  

  
  

• 界面破碎主动调控与实际应用。通过施加外部扰动，对单层/同轴射流破碎进行了主动控制，获得了频率、振幅、波形等控制参数对生成液滴粒径、产率和均匀性的影响，明确了外部激励与射流自身固有频率的竞争关系，提出了可控核数目复合液滴生成方法。通过选取特定介质，实现了相变储能微胶囊和自修复电池微胶囊等功能性材料的可控制备及应用。这些成果可为工程应用中液滴可控形成提供理论依据与参数指导。

  单层射流界面破碎调控

  同轴射流破碎调控及复合液滴应用