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<< 返回上一级发布时间:2020-04-30    来源:船舶与海洋工程学院    
我院科研团队在冰区水动力学研究中取得重要进展

20204月,流体力学领域顶级期刊《流体力学》(Journal of Fluid Mechanics)和计算流体力学领域著名期刊《计算物理》(Journal of Computational Physics)分别在线发表了江苏科技大学船舶与海洋工程学院李志富副教授为第一作者的冰区水动力学研究成果。

在国家自然科学基金项目(5170913151879123)等资助下,我院李志富博士及团队相关人员完成了冰中裂纹对弯曲重力波场扰动的理论分析,完善了多种因素作用下的极地海冰演化预测模型,发展了冰区流场中浮式结构物水动力的半解析、半数值分析体系,对指导极地装备优化设计具有重要价值。研究成果以“Wave diffraction by multiple arbitrary shaped cracks in an infinitely extended ice sheet of finite water depth”和“A hybrid method for linearized wave radiation and diffraction problem by a three dimensional floating structure in a polynya”为题,分别在线发表在《流体力学》和《计算物理》期刊上,论文链接:https://doi.org/10.1017/jfm.2020.238https://doi.org/10.1016/j.jcp.2020.109445。这是我校在该研究领域继受邀“英国牛顿数学科学研究所(Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences)”专场报告、流体力学领域顶级期刊(Journal of Fluid Mechanics在线发表、被流体力学领域著名期刊(Physics of Fluids)评选为Editor’s Pick后,取得的又一重大研究进展。

冰裂纹作为海冰断裂的早期形态,其散射弯曲重力波场,将直接影响极地海冰的时空分布,相关理论探索始于19世纪末期著名数学家A.G. Greenhill教授的研究。然而该问题边界条件中含待求量高阶混合偏导数,且解在冰裂纹端点处含固有奇异性,目前国际上只有极少数的理论研究工作。国际著名地球物理学家V.A. Squire教授和水动力学家D.V. Evans教授都尝试过解决该问题,目前仅能解决直线平行冰裂纹问题。我院科研团队经过多年努力发展了解析与数值联合分析方法,通过利用解析推导降低奇异性,并综合利用边界元与有限差分进行数值离散,可实现任意形状与空间分布冰裂纹的研究。基于该模型,科研团队同时发展了冰区浮式结构物水动力多子域匹配分析方法,突破了自由表面波与弯曲重力波耦合作用流场分析难题。

目前,该科研团队已经初步建立冰区水动力学理论体系,并发展了冰区波浪场与极地装备水动力数值预报应用程序WISPICE,计算精度已获得流体力学领域顶级期刊与计算流体力学领域著名期刊的学术认可。

a)闭口冰裂纹                 b)开口冰裂纹                  (c)混合冰裂纹

扰动弯曲重力波能量分布特征图示










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