近日，欧洲足球赛程 河口海岸综合治理与保护研究团队在全比尺海工结构物水动力研究方面取得重要进展，相关成果以“Numerical simulation of oscillatory flow around a circular cylinder at high Reynolds numbers”（高雷诺数振荡流作用下圆柱绕流数值模拟）为题，发表于海岸工程领域国际权威期刊《Coastal Engineering》。论文第一作者为欧洲足球赛程 郑金海教授指导的博士研究生杨沐盛，其他作者包括郑金海教授、张弛教授、隋倜倜教授，以及丹麦技术大学B. Mutlu Sumer教授和David R. Fuhrman教授。
圆柱结构是海洋工程中广泛应用的结构形式之一。波浪引起的振荡流会对圆柱施加周期性荷载，可能诱发结构损伤和基础失稳。振荡流绕圆柱的流动主要由Keulegan-Carpenter数（KC）和雷诺数（Re）共同控制。然而，相较于KC，高雷诺数条件下流动分离、尾涡模式及水动力演变机制仍不清晰，已有研究多集中于实验室小比尺、低雷诺数条件。本研究基于广义壁面函数建立了二维URANS数值模型，实现了全比尺、高雷诺数条件下结构水动力特性的模拟。与大量物理模型试验数据对比表明，该模型能较好地捕捉高雷诺数振荡流条件下顺流向力系数和升力系数的下降，并捕捉到高雷诺数条件下的“惯性危机”现象（图1）。
图1不同雷诺数下拖曳系数CD和惯性系数CM随KC的变化
进一步分析表明，KC仍是控制尾涡模式的主导参数，但振荡流作用下特有的“横向涡街”现象在高雷诺数下显著减弱甚至消失，涡脱落更趋于顺流向。雷诺数对惯性力峰和回流涡诱导升力峰影响有限，却显著降低阻力峰和脱落诱导升力峰，其机制主要在于分离点后移、尾涡变窄及负压减小（图2）。定量分析进一步显示，随着雷诺数增大，尾流角减小、尾涡不对称性减弱，横向振荡和升力随之降低。本研究可为海洋工程强动力荷载下管柱结构的准确受力分析提供支撑。
图2不同雷诺数下圆柱周围漩涡脱落模式和压力系数分布（KC=10）
该研究得到了国家重点研发计划青年科学家项目（2024YFC2814500）、国自然面上项目（52271274）、江苏省优青项目（BK20250191）等项目资助。
论文信息：Musheng Yang, Titi Sui, Mantang Zeng, B. Mutlu Sumer, Jinhai Zheng, Chi Zhang, David R. Fuhrman, 2026. Numerical simulation of oscillatory flow around a circular cylinder at high Reynolds numbers,Coastal Engineering, 213: 105151.
论文链接：//doi.org/10.1016/j.coastaleng.2026.105151
