近日，四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室/水利水电学院许唯临院士团队发表于期刊Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Water Management的论文获评2024年英国土木工程师学会“罗伯特•卡尔奖”（Robert Alfred Carr Prize）。论文题为“Bottom and side-wall aeration performance of an offset aerator in a flood discharge chute”，第一作者为刘雪纯博士，通讯作者为白瑞迪副研究员，刘善均研究员、田忠研究员为共同作者，四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室为第一完成单位和通讯作者单位。“罗伯特•卡尔奖”是英国土木工程师学会设立的下属期刊年度最佳论文奖，是国际水力学领域具有重要学术影响力的奖项。

底部掺气高速摄影

不同弗劳德数Fr、雷诺数Re下底板表面气泡尺寸分布

研发科学合理的掺气减蚀新技术，保证大型泄洪洞的运行安全，是国家的重大科技需求。高坝工程中底部强迫掺气技术中，气泡卷入水体的机理、卷入气泡的沿程演进变化规律、以及来流弗劳德数Fr和雷诺数Re对气泡特性影响规律的研究，是本领域研究的热点和难点问题。在本论文中，研究员基于高速摄像技术和自主研发的探针技术发现，掺气坎空腔区的掺气发生点并非发生在掺气坎的下边缘，而是水流经过一段距离后，随时紊动的增强，当紊动强度足以克服表面张力和重力作用后发生掺气，并揭示了来流条件对卷吸掺气的响应机制；进一步发现在保证相同来流弗劳德数Fr下，随着雷诺数Re的增加，气泡个数和气泡尺寸均呈增加变化趋势，这与传统观点认为雷诺数Re的增加导致水体紊动增强，气泡尺寸会被撕裂为更小尺寸气泡是相悖的，并提出了气泡个数的计算公式。该研究揭示了底空腔自由面卷吸掺气的细观过程，探讨了来流弗劳德数Fr和雷诺数Re对近壁面掺气浓度、气泡个数及尺寸的影响规律，成果有助于掺气减蚀新技术的研发和应用。该研究得到了国家自然科学基金联合基金重点项目、面上项目和青年科学基金项目的支持。