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JHD B辑目录2016年第5期

CONTENTS

Review articles

Sharp interface direct forcing immersed boundary methods: A summary of some algorithms and applications
Jianming YANG (713)
On the modeling of viscous incompressible flows with smoothed particle hydrodynamics
Mou-Bin LIU (刘谋斌), Shang-ming LI (李上明) (731)

ARTICLES

Flow characteristics of the wind-driven current with submerged and emergent flexible vegetations in shallow lakes
Chao WANG (王超), Xiu-lei FAN (范秀磊), Pei-fang WANG (王沛芳), Jun HOU (侯俊), Jin QIAN (钱进) (746)
Reverse motion characteristics of water-vapor mixture in supercavitating flow around a hydrofoil
Xiang-bin LI (李向宾), Nan LI (李楠), Guo-yu WANG (王国玉), Min-di ZHANG (张敏弟) (757)
Study of fluid resonance between two side-by-side floating barges
Xin LI (李欣), Liang-yu XU (徐亮瑜), Jian-min YANG (杨建民) (767)
Modelling of a non-buoyant vertical jet in waves and currents
Zhen-shan XU (徐振山), Yong-ping CHEN (陈永平), Jian-feng TAO (陶建峰), Yi PAN (潘毅), Chang-kuan ZHANG (张长宽), Chi-Wei LI (李志伟) (778)
Investigation on lane-formation in pedestrian flow with a new cellular automaton model
Yi-zhou TAO (陶亦舟), Li-yun DONG (董力耘) (794)
Wind tunnel simulation of pollutant dispersion inside street canyons with galleries and multi-level flat roofs
Yuan-dong HUANG (黄远东), Ning-bin ZENG (曾宁斌), Ze-yu LIU (刘泽宇), Ye SONG (宋也), Xuan XU (许璇) (801)
An hybrid RANS/LES model for simulation of complex turbulent flow
Qun WEI (魏群), Hong-xun CHEN (陈红勋), Zheng MA (马峥) (811)
Numerical simulations of 2-D floating body driven by regular waves
Xue-bin CHEN (陈学彬), Jie-min ZHAN (詹杰民), Qin CHEN (821)
Effects of liquid compressibility on bubble-bubble interactions between oscillating bubbles
Yu-ning ZHANG (张宇宁), Qi MIN (闵琪), Yu-ning ZHANG (张宇宁), Xiao-ze DU (杜小泽)……..(832)
Mixed convection flow of jeffrey nanofluid with thermal radiation and double stratification
F. M. ABBASI, S. A. SHEHZAD, T. HAYAT, M. S. ALHUTHALI (840)
Effects of thermal boundary conditions on the joule heating of electrolyte in a microchannel
M. Y. ABDOLLAHZADEH JAMALABADI, J. H. PARK, M. M. RASHIDI, J. M. CHEN (850)
Analyzing hydro abrasive erosion in Kaplan turbine: A case study from India
Anant Kr. RAI, Arun KUMAR (863)
Natural convective heat transfer and nanofluid flow in a cavity with top wavy wall and corner heater
Mikhail A. SHEREMET, Ioan POP, Hakan F. ÖZTOP, Nidal ABU-HAMDEH (873)
The hydraulic characteristics of end-dump closure with the assistance of back- water-sill in diversion channel
He LU (陆贺), Zhi-gen HU (胡志根), Quan LIU (刘全), Guo-xuan Lü (吕国轩), Jian-quan YE (叶建群), Jin-ming Ren (任金明) (886)
The numerical and experimental investigations of the near wake behind a modified square stay-cable
Shun-cheng SHEN (沈顺成), Miao WANG (汪秒), Hong LU (卢红), Lin ZOU (邹琳) (897)
A water quality model applied for the rivers into the Qinhuangdao coastal water in the Bohai Sea, China
Jie GU (顾杰), Cheng-fei HU (胡成飞), Cui-ping KUANG (匡翠萍), Olaf KOLDITZ, Hai-bing SHAO (邵亥冰), Jia-bo ZHANG (张甲波), Hui-xin LIU (刘会欣) (905)

LETTERS

A new design of ski-jump-step spillway
Jian-hua WU (吴建华), Shang-tuo QIAN (钱尚拓), Fei MA (马飞) (914)
The mechanism of flapping propulsion of an underwater glider
Yong-cheng LI (李永成), Ding-yi PAN (潘定一), Zheng MA (马峥) (918)

INTERNATIONAL ACADEMIC EXCHANGE

The 2nd Conference of Global Chinese Scholars on Hydrodynamics, 2016.11.11~14, Wuxi
(922)
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《水动力学研究与进展》创刊题词

创    刊    词

随着世界技术革命的推进和现代科学技术的发展，水动力学这一古老的学科获得了新的生命力，日益广泛地应用于经济建设和国防建设中，新的研究成果层出不穷，但国内一宜没有水动力学研究的专门性学术刊物。有鉴于此，在第二届全国流体力学会议和第一届全国计算流体力学会议上，与会代表纷纷建议创办水动力学杂志。经过充分调研和酝酿，在第二届全国计算力学会议期间，中国船舶科学研究中心会同国内各有关高校和科研单位组成了办刊联合体，提议创办《水动力学研究与进展》。这一提议立即得到有关单位的热烈响应，中国船柏工业总公司、中国舰船研究院和中国力学学会流体力学委员会领导给予积极支持。经过两年筹备，现已由国家科委批准为国内外公开发行的自然科学技术期刊。今天，《水动力学研究与进展》正式与广大谈者见面了，我们愿借此机会向为创办本刊作出巨大努力的各单位和人士表示衷心的感谢！

本刊是全国性工程科学学术刊物，其内容将有别于基础科学和工程性刊物。主要反映能源开发、海洋工程、船舶工程、水利工程、反应堆工程、化学工程、环境工程、生物工程等部门的有关理论，计算和实验研究成果。旨在为从事水动力学研究、设计和教学的工作者提供一个学术交流的园地，借以加强各系统、各部门之间的横向联系，互相取长补短，活跃学术思想，更好地为工程设计部门服务，不断推进我国的水动力学研究与应用，为实现四化贡献力量。

我们深信，在上级主管部门的领导和关怀下，在各主办单位和广大作者、读者的大力支持下，本刊定将日臻完善，这棵科学百花园地中刚刚破土而出的新苗一定会茁壮地成长起来。我们还殷切期望，不久将有更多的与水动力学有关的单位参加找们的办刊联合体，共同努力把本刊办成能跻身于世界先进科学之林的有水平、有影响的学术刊物。

《水动力学研究与进展》编委会

 

周培源为《水动力学研究与进展》创刊题词

力学是一门古老而又充满活力的学科，它的出现和发展是与整个自然科学和生产技术的发展紧密相联的。在我国的社会主义建设事业中，力学担负着相当重要的任务。新中国成立之初，就在我国高等学校创立了培养力学专门人材的力学专业，随后又建立了科学院力学研究所。力学工作者又组织了中国力学学会，并先后刊行了珠合性的《力学学报》和《力学与实践》。

经过三十余年的努力，我国力学队伍已有极大的发展，学术水平也有了很大的提高。它已在我国的经济和国防建设中做出了重要的贡献。在力学的各个分支学科，我国每年都有大量具有一定实际意义和学术价位的科研成果问世。为适应力学研究深入发展的形势和满足国内外学术交流的需要，各种专业性的力学刊物大量涌现。这是事业发展的必然趋势。

水动力学是流体力学中的重要分支之一，《水动力学研究与进展》作为水动力学专业学术刊物的创刊，标志着我国水动力学事业的日益兴旺昌盛。这也是我国水动力学界同仁团结奋斗的结果。我深信这个刊物必将在促进流体力学的国内外学术交流，提高学术水平，服务“四化”建设中发挥积极作用。

我衷心祝贺刊物的成功！

周培源（1902.8.28－1993.11.24），江苏省宜兴县人。著名流体力学家、理论物理学家、教育家和社会活动家。九三学社社员、中国共产党党员。中国科学院院士，中国近代力学奠基人和理论物理奠基人之一。周培源在学术上的成就在于爱因斯坦广义相对论中的引力论和流体力学中的湍流理论的研究，奠定了湍流模式理论的基础。

 

钱伟长为《水动力学研究与进展》创刊题词

钱伟长（1912.10.9—2010.7.30），江苏无锡人，世界著名的科学家、教育家，杰出的社会活动家。中国人民政治协商会议第六至第九届全国委员会副主席，中国民主同盟第五届、六届、七届中央委员会副主席，第七届、八届、九届名誉主席。曾任上海工业大学、上海大学校长，清华大学教务长、副校长，南京大学、南京航空航天大学、江南大学名誉校长，暨南大学名誉校长兼董事长、扬州大学名誉董事长，耀华中学名誉校长。钱伟长兼长应用数学、力学、物理学、中文信息学，在弹性力学、变分原理、摄动方法等领域有重要成就。

 

严恺为《水动力学研究与进展》创刊题词

严恺(1912.8.10–2006.5.7)，祖籍福建闽侯，一级教授，中国科学院、中国工程院、墨西哥科学院三冕院士，世界著名的水利海岸工程学家。河海大学创始人、校长、名誉校长，水利部交通部南京水利科学研究院名誉院长，中国水利学会名誉理事长，中国海洋学会名誉理事长。

 

庄逢甘为《水动力学研究与进展》创刊题词

水动力学是空气动力学的姐妹学科，空气动力学是在水动力学的羞础上发展起来的，只是由于近数十年来航空航天技术的迅猛发展，才形成了一个独立学科。应该说水动力学是应用范围很广的一门学科，当代重要的能源开发以及海洋工程、船舶工程、水利工程、反应堆工程、化学工程、环境工程、生物工程等部门中有许多重大的科学技术问题都与水动力学的研究紧密相关。随着我国四化建设的进展，水动力学正如当年的空气动力学一样，获得了迅猛的发展。为了促进国内外学术交流，进一步搞好水动力学为国民经济服务，在水动力学方面创办一个学术期刊，实在是十分必要的。

《水动力学研究与进展》正式出版并在国内外公开发行，是我国水动力学科研、教学事业兴旺发达的一个重要标志，我深信，在大家的共同努力下，《水动力学研究与进展》一定会受到我国力学界和各产业部门广大科技人员的热烈欢迎与积极支持，越办越好，越办水平越高，越办影响越大！

我以中国空气动力学研究会的名义，热烈祝贺《水动力学研究与进展》出版！希望《水动力学研究与进展》成为水动力学科研、教学单位的技术交流园地和联系纽带，加强与相邻学科的横向联系，在四化建设中发挥应有的积极作用！

庄逢甘（1925-2010），空气动力学家，中共党员、我国航天事业的奠基者之一、中国航天空气动力学开拓者、中国科学院院士、长期从事空气动力学研究工作。他组织领导了我国主要的空气动力学实验基地建设，建成了从低速到高超音速的成套设备，并组建了一支空气动力研究的骨干队伍。

 

顾懋祥为《水动力学研究与进展》创刊题词

“Journal of Hydrodynamics” was trial published in Chinese in 1984. Its purpose was to provide a journal where various aspects of domestic development in theoretical and experimental research in this field could be reflected and views exchanged ever since its formal publication in 1986. I was astonished by the support given by our readers as testified by the rapid growth in member organizations who are willing to co-sponsor the journal. At present we received contribution and support both academically and financially from 33 well known universities and research institutes in China.

The purpose of the English edition of the present journal is obvious. That is, to introduce to our international readers recent developments in hydrodynamics in China. I am grateful to the effect of our editorial board and doubly thankful to the support of our advisory editors both at home and abroad who have given us advice and support in publishing the English edition. Hydrodynamics is both old and young in China. To say it is old, the wisdom of Dujiang dam more than 2000 years ago is still a masterpiece in faming the roaring stream of the upper Yangtze. To say it is new, the development of theoretical and numerical hydrodynamics has been comparatively young as compared to aerodynamics in China and hydrodynamics abroad.

I feel therefore it is our obligation to our international colleagues to publish a journal where most of the important advances in this field in China could be traced. However, we equally welcome papers contributed from abroad.

To our theoretical readers, therefore, we appeal to your encouragement, support and criticism to make this journal a success.

Gu Maoxiang
Hon. Director, China Ship
Scientific Research Center
Chairman, Editorial Board of
Journal of Hydrodynamics

顾懋祥（1923.1.25~1996.5.21），男，原籍江苏省太仓市，出生于吉林省长春市 。1945 年上海雷士德工学院机械系毕业。1949 年获美国密执安大学研究院造船与轮机系工程硕士学位。原中国船舶科学研究中心（七零二所）所长、研究员、名誉所长，船舶与海洋工程、船舶
性能研究和设计技术专家，为我国船舶工程发展作出了贡献。1995 年当选为中国工程院院士。《水动力学研究与进展》奠基人。

 

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季斌荣获2015年高被引论文奖（第一届）

季斌荣获2015年第一届高被引论文奖

季斌，1982年10月出生于江苏省盐城市，清华大学工学博士，主要从事水力机械空化水动力学方面的教学及科研工作，现为武汉大学动力与机械学院副教授。近5年在Int. J. Multiphase Flow、Ocean Eng.、ASME J. Fluids Eng.等国际期刊发表SCI论文28篇(第一作者和通讯作者论文17篇)，3篇第一作者论文入选ESI高被引论文(SCI引用前1%)，1篇论文获SCI期刊J hydrodyn迄今唯一高被引论文奖，获省部级科技奖励3项，获2013年度清华大学优秀博士后，2015年入选武汉大学“珞珈青年学者”和湖北省“楚天学子”。《水动力学研究与进展》编委。

为提高JHD国际影响，鼓励为提高JHD国际影响力作出贡献的水力学工作者，2015年起JHD执行编委会决定设立高被引论文奖，对前两年在JHD发表论文被引用超过10次以上的论文授予高被引论文奖，季斌（时为清华大学博士后）、罗先武等2013年在JHD上发表论文被引用13次，2015年在南京举办的第27届全国水动力学研讨会上被授予高被引论文奖。

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2015年第二届周培源水动力学奖

一等奖：陆夕云

陆夕云
2015年第二届周培源水动力学奖一等奖：陆夕云

陆夕云于1992年获中国科学技术大学流体力学博士学位，之后在中国科学技术大学历任讲师、副教授和教授，并先后在日本东京大学、东北大学、美国休斯顿大学、田纳西大学空间研究院、宾州州立大学、印第安那大学-普渡大学、香港科技大学等单位工作和学术访问数年。

陆夕云教授致力于研究工程和自然界中重要的流体力学问题，在以下研究领域取得了系统性的学术成果。在生物运动力学和仿生技术领域，系统地揭示了生物高效推进的流动物理、动力学特性和流动控制机理，提出了鱼类游动运动链一体化体系的概念，建立了确定自主运动变形体动力学特性的理论方法。在湍流模拟和机理研究领域，建立了速度梯度张量不变量演化的控制方程，提出了可压缩湍流和旋转剪切湍流的大涡模拟方法，揭示了工程界所关注的复杂湍流中的一系列新特性。在界面流动稳定性和流动控制领域，揭示了界面激励作用下非定常流动的稳定性特性，提出了采用界面激励进行流动稳定性控制的方法，探讨了动态钝体尾迹中多种涡结构模态、非线性响应特性以及非定常激发下的流动控制机理。研究工作已发表SCI 收录论文160余篇，研究工作得到好的国际反响，并被Nature Commun.、PNAS、PRL、JFM、Annu. Rev. Fluid Mech.、Rev. Mod. Phys.等重要期刊的文章和国际著名学者引用和评述，多次在重要的国际学术会议做大会邀请报告等。由于取得的学术成绩，他成为教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，“国家杰出青年科学基金”获得者，入选中国科学院“百人计划”和教育部“跨世纪优秀人才计划”，入选国家七部委组织实施的首批“新世纪百千万人才工程”，教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队带头人，全国优秀博士学位论文指导教师等。

陆夕云教授还承担一些学术服务工作，例如担任《力学学报》副主编和其他8个国际国内学术期刊的编委，担任基金委数理学部第五届和第六届专家咨询委员会委员（2011-2017年），教育部力学专业教学指导委员会副主任委员，作为副组长参与撰写基金委力学学科“十三五”规划战略研究报告，力学学科发展战略研究秘书组副组长参与撰写“2011-2020年我国力学学科发展战略研究报告”，主要负责流体力学部分的报告等。

二等奖：卢东强卢东强

2015年第二届周培源水动力学奖二等奖：卢东强

卢东强，复旦大学力学理学学士(1995)、上海大学流体力学工学硕士(1998)、香港大学海洋与近海工程(流体力学)哲学博士(2003)。2009年2月起，任上海大学研究员，同年5月获博士生导师资格。2003–2007年之间(累计20个月)，任香港大学Research Associate；2012年8月，任香港大学Senior Research Associate。2013年7月至2014年6月于加州大学伯克利(UC Berkeley)分校访学。

主持多个项目，分别受到国家自然科学基金委员会、上海市科学技术委员会、上海市教育委员会、海洋工程国家重点实验室、水利工程仿真与安全国家重点实验室等单位的相继资助，并参加了“国家重点基础研究发展计划”子课题。截止2015年9月，已在《Physics of Fluids》《Physical Review E》《Acta Mechanica Sinica》《Applied Mathematics and Mechanics – English Edition》《Applied Ocean Research》《Archive Applied Mechanics》《European Journal of Mechanics B/Fluids》《International Journal of Engineering Science》《Journal of Engineering Mathematics》《SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy》《Wave Motion》《力学学报》等国内外著名刊物发表论文40余篇(其中第一或通信作者32篇)，在国际、国内会议上发表论文30余篇，多数被SCI (35篇)、EI (42篇)数据库收录。曾受邀在全国水动力学研讨会做大会邀请报告三次、中国力学大会分会场邀请报告一次，受邀参加全国流体力学青年研讨会两次。
目前担任Journal of Hydrodynamics》《Advances and Applications in Fluid Mechanics》《IAENG International Journal of Applied Mathematics》《水动力学研究与进展》《力学季刊》等期刊的编委、中国力学学会流体力学专业委员会委员、水动力学专业组成员、中国数学学会奇异摄动专业委员会理事、上海市力学学会青年工作委员会副主任委员、国际水动力学会议(International Conference on Hydrodynamics)常设秘书处副秘书长。曾任《Journal of Shanghai University (English Edition》《Theoretical and Applied Mechanics Letters》等期刊编委、中国力学学会水动力学专业组副组长。曾担任“第九届全国现代数学和力学学术会议”秘书(2004)、国际非线性力学会议秘书(2007)、副秘书长(2013)、International Conference on Asian and Pacific Coasts (2011, 2013)和The 7th International Workshop on Ship Hydrodynamics (2011)学术委员会成员。曾为包括《Journal of Fluid Mechanics》《Physics of Fluids》在内的二十余种国际期刊、包括《力学学报》《力学进展》在内的二十余种中文期刊审稿。

讲授本科生课程《海洋科学》《数学物理方法》《工程力学A(二)》、硕士研究生课程《数学物理方法》《渐近分析和计算机代数》《渐近分析》《非线性偏微分方程》、博士研究生课程《高等流体力学》。

入选“上海市青年科技启明星计划”(2007)，获得“周培源水动力学奖”二等奖(2015)、“周培源优秀水动力学论文奖”二等奖(2007)、上海大学优秀青年教师奖(2006)、“上海大学第十届十佳杰出青年”(2011)、上海大学理学院青年教师年度科研优秀奖(2006, 2009)、教学优秀奖(2011)、优秀研究生导师奖(2013)。指导博士生2名、硕士生7名(含在读)，其中硕士生许峰(2007级)获得“上海市研究生优秀成果(学位论文)”奖。

目前主要研究方向是船舶与海洋工程水动力学。流体力学领域的主要研究方向为: (1)分层海洋中运动潜体生成的内波及其表面效应；(2) 海洋超大型浮式结构物的水弹性理论及其应用等问题；应用数学领域的研究兴趣在于 (3)近似解析方法在水波动力学中的应用。提出了广义驻相法新的展开格式，得到内界面波、毛细重力波、挠曲重力波动波数的精确解；与研究生合作提出了适合于波板相互作用匹配展开法和强分层流体的本征函数的内积定义。

三等奖：王本龙

王本龙

2015年第二届周培源水动力学奖三等奖：王本龙

王本龙在水动力学研究领域如下方面开展了具有特色的研究工作：
在水下航行体尾迹磁异常特征和海啸诱导磁异常领域获得重要研究进展。着重从理论方面论述水下航行体波浪尾迹诱导磁异常的物理机制，阐述通过波浪尾迹进行探测的可行性。提出了模拟海啸诱导地磁场异常变化的计算模型，相关工作发表于英国皇家学会会刊。所开展的工作为构建飞机和卫星等平台上的新型探测机制提供了理论模型和计算方法；应用于海啸跨洋传播的预警，可为我国南海地区海啸预警平台的建立提供技术途径。

拓展了近岸水波数学模型Boussinesq方程在深水区和海床快速变化区域的应用范围，并应用于海啸传播的数值模拟。研究了强非线性孤立波相互作用的过程，对水波动力学、光学和等离子体研究领域都具有一定参考价值。申请人提出了耦合造波—造流方法，所设计的耦合源函数造波方法应用于数值波浪水池，可有效地提高数值模拟强非线性波浪的精度，避免数值波浪水池中的二次反射，被国内多个研究团队所借鉴和使用。

围绕高速水动力学，开展了弹性壳体、亚音速弹体入水动力学问题，将SPH方法引入了高速入水问题的研究，建立了入水过程飞溅、自由面破碎等强非线性自由表面水动力学难点问题的解决途径。在国内较早地开展了基于GPU的科学计算，实现了SPH方法在GPU计算卡的实现。

三等奖：李胜忠

李胜忠

2015年第二届周培源水动力学奖三等奖：李胜忠

李胜忠，男，1980年12月出生，博士，高级工程师。多年来一直从事船舶水动力学和船舶设计技术研究，先后担任国防水动力学预研、国家自然科学基金面上项目、基础科研、工信部高技术船舶科研等近十项研究课题的主办。曾获中船重工集团公司科技进步奖1项、2012年度中国舰船研究院唯一的优秀博士学位论文，“702所青年标兵”，在《Journal of Ship Research》、《Computer Modeling in Engineering & Sciences》、《Journal of Shipping and Ocean Engineering》、《船舶力学》、《中国造船》等国内外核心期刊和学术会议上发表论文20多篇（SCI收录2篇，EI收录5篇），撰写国防科技报告多篇，申请软件著作权2项。

近年来，针对绿色节能船型研发及船舶构型创新设计对新方法、新技术的需求，在船舶水动力构型设计国际前沿技术方面开展了大量先导性且卓有成效的工作：将高精度CFD数值评估技术与最优化理论及船体几何重构技术相融合，首次在国内建立了以精细数值评估优化为特征的船型设计模式\方法（国际上称之为SBD技术）。其间，重点研究并突破了SBD船型设计涉及的诸多关键技术：建立了基于几何造型技术的FFD船体几何重构方法；解决了复杂结构化网格保质前提下的自动重生成问题，实现了高精度评估器（RANS ）在船型优化设计自动化流程中的应用；构建了具有自主知识产权的船型设计优化软件平台，并形成了工程应用能力。该模式\方法在中高速船舶水动力构型设计领域的应用能力已达到国际先进水平；而在工程约束条件下，针对大方形系数低速船开展的水动力构型设计并获得成功的例子在国内外同类研究中尚属首次。