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院“海鷹計劃”團隊基礎理論研究成果在國際頂級期刊發表
來源:科技處 日期:2020-11-10

近日,我院“海鷹計劃”團隊基礎理論研究學術論文《Flow Structure and Bottom Friction of the Nonlinear Turbulent Boundary Layer under Stormy Waves》(風暴浪作用下非線性紊流邊界層流場結構及床面摩阻)發表在國際行業頂級期刊《Coastal Engineering》,我院副院長兼總工張華慶為論文通訊作者、海岸河口中心研究員解鳴曉為論文第一作者,這標志著我院在海岸動力學基礎理論研究領域取得重大突破。

波浪邊界層是海岸動力學的重要基石理論,其形成的床面摩阻和底部剪切應力直接控制了水體流態和泥沙的起動,國內外開展了大量研究,取得了一系列前期成果,但限于設備條件,僅能采用小型波浪水槽和振蕩水槽,始終無法得到真實現場尺度下的邊界層內部結構,極大制約了理論的通用性。此外,當前數值模擬體系中應用的底部剪切力計算公式均來自國外,公式形式紛雜、難以統一,是個理論研究的國際難題。

致力于突破這一瓶頸問題,我院“海鷹計劃”人才培養團隊于超大型波浪水槽內開展了大量波流耦合作用機理性實驗,取得了一系列研究成果,尤其在邊界層理論研究取得突破,如首次發現邊界層厚度減小效應,且這一效應隨波浪非線性的增大而增強的規律,并提出了基于二階Stokes波的“流速不對稱系數”,創立了可適用于非線性波浪條件的床面剪切力計算公式,明顯提高了模擬預測精度。本成果具有極強的通用性,可廣泛應用于水動力泥沙模擬系統研發,實現從基礎理論到軟件產品的全線“國產化”。

國際行業權威專家對研究成果高度評價,指出本研究“從本質上實現了現場全尺度(essentially full-scale)”,并對超大型水槽應用于理論研究給予高度評價,擴大了我院大水槽在國際上的影響力。

《Coastal Engineering》建刊于1977年,是海岸水動力泥沙、海岸工程領域最富有盛名的權威期刊, 2020年最新影響因子達到4.119,在JCR、中科院等學科亞類期刊排行榜中長期排名第1,代表了國際上海岸動力科研的最高水平。

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