高等学校科学研究优秀成果奖

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1、2016年度高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖公示材料项目名称水下重力流的基础理论及其数值模拟研究完成单位安徽工业大学推荐单位安徽工业大学项目简介（不超过1200字）重力流（gravityflow）如洋流、污染的水体或大气的流动、海底浊流等由于其存在的广泛性、伴随矿产的重要性以及和环境的密切相关性，其研究越来越受到重视。本项目主要研究水下重力流的理论、以及其在弯曲渠道内的流动及沉积特征等，对于我们判断水下重力流的流态、预测其演变、以及根据现代沉积状态推断其形成环境、可能形成的油储的规模等有着重要的应用价值，主要科

2、学发现点和价值如下：1)重力流临界密度弗雷德数理论研究的突破。首次推导出重力流的临界密度弗雷德数的理论计算公式，指出其有多种可能性，突破了传统认为其和明渠流的一样为1的错误观点，可助我们正确认识重力流的本质、预测其在坡道转换处的流态及相关沉积和矿产。2)提出有效初始浓度的概念，给出了计算其及平均流速和扩散系数的两组公式。首次由瞬时源模型的理论解推导出根据涌出曲线计算污染物扩散或地下水调查中具有广泛应用价值的三个重要参数的2组公式，比传统方法更加简单实用，有效初始浓度可用于估算由于吸收及分解等所带来的示踪子的损失。3

3、)建立了重力流的三维数值计算模型，揭示了海底浊流的流动及其沉积特征。首次建立了包括海底浊流在内的可模拟底部边界变化的三维数值计算模型，厘清了弯曲渠道顶点处的水下重力流二次流和渠道的形状及弯曲度的关系，多重浊流事件在三维弯曲峡谷内的沉积特征。可助我们认识浊流的特性及预测海底地形的演变或反演沉积环境。4)揭示了重力流无量纲数的一些重要特性。传统多认为重力流的对环境流体的卷吸系数是理查德森数的函数，我们的研究指出对于有恒定入流的重力流来说其更是底坡坡度的函数，而理查德森数本身也是坡度的函数，且这些无量纲数在不同的长度尺度

4、上具有恒定的特性。对于我们通过实验研究来推断野外重力流的特质有着较强的应用价值。5)弯曲河道中不同位置释放重力流的分布特征及河道弯曲度的影响。首次详细地分析了重力流在弯曲河道不同位置释放后的流动及分布特征以及河道弯曲度的影响。可助我们快速准确地预报河道上的突发性污染事的走势及采取科学对策。科学发现1的论文在审稿期间得到了主编的：“将会对JSR（沉积学研究期刊）作出出色的贡献...谢谢将这些有趣的内容投稿给我们,非常高兴收到写得如此好且科学上牢靠的论文稿"评价。科学发现3的论文审稿期间得到了英国国家海洋研究中心所长D

5、r.Wynn的“为对海洋地质学家来说感兴趣的有用的贡献”评价。研究成果已有多篇发表在以JournalofGeophysicalResearch、EnvironmentalPollution为代表的国际权威学术期刊上以及最近出版的《环境流体力学》，得到了得到了哈工大张杰院士的“开创了环境流体力学先河...知识结构新而全面...内容精湛匠心独具...一本不可多得的参考书”高度评价；以申请人为第一及通讯作者的相关论文9篇的SCI他引达一百多-4-次，世界上主要的研究重力流的二个小组均在他们最近的论文中引用了我们最近所发表

6、的论文，从野外观察和实验两方面验证了我们理论推导及数值模拟的正确性等，显示申请者在重力流研究的前沿领域取得了一定的突破和影响。主要完成人情况表姓名排名技术职称工作单位完成单位对本项目学术贡献曾获科技奖励情况1黄河清正高安徽工业大学安徽工业大学主要观点提出及施行2张千峰正高安徽工业大学安徽工业大学参与讨论并建议代表性论文专著目录（不超过10篇）序号论文专著名称/刊名/作者影响因子年卷页码（xx年xx卷xx页）发表时间年月日通讯作者第一作者SCI他引次数他引总次数是否国内完成1Onaone-dimensionaltra

7、cermodel/GroundWater/黄河清0.9441991年1-2卷18-20页1991-03黄河清黄河清88是2Numericalmodelofturbiditycurrentswithadeformingbottomboundary/JournalofHydraulicEngineering-ASCE/黄河清，Imran,J，Pirmez,C1.52005年131卷283-293页2005-05黄河清黄河清5174否3Numericalmodelingofpoorlysorteddepositional

8、turbiditycurrents/JournalofGeophysicalResearch-Oceans/黄河清，Imran,J，Pirmez,C3.4262007年112卷2007-03黄河清黄河清3149否4TheCriticalDensimetricFroudeNumberofSubaqueousGravity1.7862009年79卷479-485