近日，实验室马哲副教授团队在海洋工程领域顶级期刊《海岸工程》（Coastal Engineering）发表题为“多尺度裹气效应下甲板上浪问题（Multiscale air entrainment in wave-in-deck loads）”的研究论文。

波浪砰击过程往往伴随着气体裹挟、波浪破碎等高充气率现象，使得对具有强湍流动能的裹气波浪砰击准确预报十分困难。越来越多的研究发现不同尺度的空气压缩特性会实时影响复杂波浪场的动力特性；同时，裹气砰击的“缓冲”或“放大”效应悖论长期存在。因此，提出多尺度掺气流体高精度模拟方法用以揭示裹气砰击机理，已经成为一项非常具有挑战性的任务。

该研究聚焦于波浪砰击板式结构掺气流场中裹挟大气穴和微小气泡羽流的多尺度特性，在计算流体力学理论框架下对羽流特征物理量进行平均处理，构建了多尺度裹气砰击数值模型，能够准确模拟砰击过程中板下气穴/羽流的产生、随波流动、非均匀演化等过程，捕获的高充气率和紊乱的气泡羽流场与实验数据取得显著的一致性。

该研究创新性地将板式结构砰击类型分为纯水砰击、裹挟大/小气穴砰击和羽流砰击。该分类方法揭示了多尺度裹气砰击作用机理和控制内因，解决了裹气砰击“缓冲”或“放大”效应悖论的困扰，弥补了因砰击荷载随机性、多样性而导致的机理认识不足，在明确砰击荷载特性方面具有明显优势。

《海岸工程》（Coastal Engineering）致力于发表海岸、港口和近海工程领域高质量的研究成果，是该领域的国际顶级期刊。团队周婷博士生作为文章的第一作者，马哲副教授为通讯作者，该研究得到了国家自然科学基金面上项目（No. 52371265）资助。

原文链接： https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2023.104431