大家好，我是周婷，目前在长沙理工大学水利与环境工程学院做师资博士后。我主要从事极端波浪与海上结构物砰击作用、珊瑚礁海岸水动力基本规律研究相关工作。非常荣幸能在逐风追随的平台和大家交流分享。
研究背景和方向
波浪砰击常伴随“白浪”，其本质是气液掺混流体，包含裹挟的气穴以及气穴失稳、破碎形成的气泡羽流（如图1）。一方面，气穴作为波浪与结构物砰击作用的中间介质，在波浪砰击过程中表现出复杂的膨胀/压缩特性，造成荷载振荡问题。另一方面，气穴破碎形成的微小气泡羽流分布范围广、持续时间长，对砰击过程中流场的动量交换、能量耗散产生重要影响。
图1.裹气波浪砰击现象
多尺度裹气波浪砰击数值模拟方法研究
探究裹挟气体的演化特征和动力行为以提高裹气波浪砰击荷载预报精度是我目前在做的事情。研究提出了多尺度裹气波浪砰击模型，解决了大尺度气穴和微小尺度羽流共存的数值模拟难题。相关成果发表于CE、OE、JFS等期刊。
图2.多尺度裹气砰击数值模型开发历程
裹气波浪运动学研究及流动结构
利用开发的数值模型多角度、多物理量展示波浪砰击甲板时波面及涡场的演化过程。在猛烈的冲击下，裹挟的气穴将进一步的分裂，产生微小的气泡羽流，这些气泡与紊乱的波面交织在一起，可以滞留相当长的时间。
图3.裹气波浪砰击甲板流场过程
图4.砰击过程的流动结构以及羽流分布情况
裹气砰击荷载机理探究
裹挟气体对砰击荷载产生的影响称作“裹气效应”。首先，裹气效应导致了脉冲压强峰值的变化，即波浪砰击过程中压强的最大值发生了明显变化。其次，裹气效应引起了压强振荡特性的变化，即波浪砰击时压强出现了周期性振荡现象。根据波浪砰击甲板时产生的压强特性以及气穴形成的机制，将该问题分成四种不同的情况，如图5所示。
图5.波浪砰击水平甲板类型示意图
采掘坑影响下的波浪传播变形特性研究
随着全球气候的变化和海平面上升问题日益严峻，一些地处热带和亚热带的被珊瑚礁环绕的低海拔岛屿国家，面临的由风暴潮和极端波浪事件引起的洪涝灾害风险与年俱增。同时，这些岛礁沿岸地区通常人口比较稠密，建筑材料的供需矛盾问题日益突出，因此在珊瑚礁坪上采掘珊瑚砂成为一种可行性高、成本相对较低的工程解决措施。依托长沙理工大学水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室的波流水槽和计算集群，进行了采掘坑存在时波浪与珊瑚礁地形相互作用问题的研究。
图6.采掘坑作用下规则波沿礁传播的实验和数值模拟
珊瑚礁冠层附近水动力特性研究
珊瑚礁冠层是由碳酸钙组成的珊瑚虫骨骼历经数百年至数千年的生长及堆积形成的珊瑚骨架结构，表现为大粗糙度的典型物理特征。水体流经珊瑚骨架分支的流态称作“冠层流”。由于冠层结构的特殊性，珊瑚礁冠层流表现出特有的水动力特性，其对珊瑚砂岛、海岸岸线演变，生态系统修复以及珊瑚礁海岸防灾减灾具有重要意义。
图7.基于圆柱阵列的珊瑚冠层流精细数值模拟
个人经历
2013-2017：江苏科技大学--海洋工程与技术--工学学士--指导老师：程勇教授
2017-2023：大连理工大学--船舶与海洋工程--工学博士--指导老师：马哲副教授
2024-至今：长沙理工大学--水利工程--师资博士后--合作导师：姚宇教授
联系方式
非常期待通过追风逐流平台结识更多大同行或小同行的老师、前辈及朋友。目前对波浪砰击数值方法、珊瑚礁水沙动力特性等领域具有浓厚兴趣，如有机会可以进行相关的合作。同时如果大家对我的研究领域感兴趣或者想深入了解推文里的相关内容也欢迎通过以下方式与我联系。
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文案：周 婷
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