近日，流體力學領(lǐng)域頂級期刊《流體力學》（Journal of Fluid Mechanics）和計算流體力學領(lǐng)域著名期刊《計算物理》（Journal of Computational Physics）分別在線發(fā)表了江蘇科技大學李志富副教授為第一作者的冰區(qū)水動力學研究成果。

在國家自然科學基金項目（51709131、51879123）等資助下，李志富博士及團隊相關(guān)人員完成了冰中裂紋對彎曲重力波場擾動的理論分析，完善了多種因素作用下的海冰演化預測模型，發(fā)展了冰區(qū)流場中浮式結(jié)構(gòu)物水動力的半解析、半數(shù)值分析體系，對指導裝備優(yōu)化設(shè)計具有重要價值。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”為題，分別在線發(fā)表在《流體力學》和《計算物理》期刊上（論文鏈接：https://doi.org/10.1017/jfm.2020.238；https://doi.org/10.1016/j.jcp.2020.109445），這是我校在該研究領(lǐng)域繼受邀“英國牛頓數(shù)學科學研究所（Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences）”專場報告、流體力學領(lǐng)域頂級期刊（Journal of Fluid Mechanics）在線發(fā)表、被流體力學領(lǐng)域著名期刊（Physics of Fluids）評選為Editor’s Pick后，取得的又一重大研究進展。

冰裂紋作為海冰斷裂的早期形態(tài)，其散射彎曲重力波場，將直接影響海冰的時空分布，相關(guān)理論探索始于19世紀末期著名數(shù)學家A.G. Greenhill教授的研究。然而該問題邊界條件中含待求量高階混合偏導數(shù)，且解在冰裂紋端點處含固有奇異性，目前國際上只有極少數(shù)的理論研究工作。國際著名地球物理學家V.A. Squire教授和水動力學家D.V. Evans教授都嘗試過解決該問題，目前僅能解決直線平行冰裂紋問題。我校科研團隊經(jīng)過多年努力發(fā)展了解析與數(shù)值聯(lián)合分析方法，通過利用解析推導降低奇異性，并綜合利用邊界元與有限差分進行數(shù)值離散，可實現(xiàn)任意形狀與空間分布冰裂紋的研究。基于該模型，科研團隊同時發(fā)展了冰區(qū)浮式結(jié)構(gòu)物水動力多子域匹配分析方法，突破了自由表面波與彎曲重力波耦合作用流場分析難題。

（a）閉口冰裂紋             （b）開口冰裂紋                   （c）混合冰裂紋

擾動彎曲重力波能量分布特征圖示

目前，該科研團隊已經(jīng)初步建立冰區(qū)水動力學理論體系，并發(fā)展了冰區(qū)波浪場裝備水動力數(shù)值預報應(yīng)用程序WISPICE，計算精度已獲得流體力學領(lǐng)域頂級期刊與計算流體力學領(lǐng)域著名期刊的學術(shù)認可。