北京邮电大学物理科学与技术学院丁阳教授团队取得了一项突破性发现——在特定条件下，螺旋桨的旋转方向与物体运动方向出现反常关联，即无论正转还是反转，物体均呈现后退趋势。这一现象被命名为“推进力反转”，相关研究成果已发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）最新一期，并于10月3日在线公开。
研究团队通过实验与三维数值模拟，揭示了这一现象的物理机制。其核心因素在于流体动力学中的关键参数——雷诺数，该参数用于描述物体在流体中运动时惯性力与粘性力的相对大小。例如，船舶在水中航行时因惯性力主导而处于高雷诺数环境，而细菌在血液中游动时则因粘性力主导而处于低雷诺数环境。团队发现，当雷诺数处于中等范围时，螺旋桨的推进行为会发生根本性变化。
实验中，团队使用带有倾斜叶片的螺旋桨在硅油中旋转，观察到两种竞争效应的共同作用。其一为“离心吸入效应”：螺旋桨旋转时在周围形成负压区，导致尾部流体被向前吸入，进而产生反向吸引螺旋桨的力；其二为“后向流体加速效应”：倾斜叶片撞击流体形成向后射流，同时产生沿轴向向前的升力。在中等雷诺数条件下，前者产生的反向吸力超过后者产生的正向升力，导致物体整体后退。
这一发现挑战了传统螺旋桨推进的认知。通常情况下，螺旋桨正转产生向前推力，反转则产生向后拉力，但研究证实，在特定流体参数下，正反转均可能引发物体后退。团队通过系统调整螺旋桨转速、叶片角度及流体粘度等参数，验证了这一现象的普遍性，并构建了理论模型解释其物理本质。
该研究不仅为流体动力学领域提供了新的理论视角，也可能对微型水下航行器、生物仿生机器人等工程应用产生启发。例如，在低雷诺数或中等雷诺数环境中，传统螺旋桨设计可能需要重新评估其推进效率。目前，团队正进一步探索该现象在复杂流体环境中的扩展性，以及如何通过结构优化实现推进方向的主动控制。
