俄罗斯科学院院士、山东科技大学特聘教授E.A. Kuznetsov开展学术报告

本站讯 4月17日与22日，俄罗斯科学院院士、山东科技大学特聘教授E.A. Kuznetsov作为“海外名师讲堂”嘉宾，应邀在海洋与大气学院536报告厅分别作了题为“Strong Nonlinear Effects for Water Wave Turbulence”和“Nonlinear Dynamics of Slipping Flows”的学术报告。Kuznetsov院士曾任朗道理论物理所所长，目前是俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所和朗道理论物理研究所的首席研究员，在海洋水波、等离子体物理及流体动力学等领域造诣深厚。

在4月17日的首场报告中，Kuznetsov院士系统介绍了由线和面上的奇点产生的水波湍流谱问题。他指出，海面上的白浪会引起流体表面的位移，其能量在不同频率上的分布特征，与弱湍流状态下的经典理论谱（Zakharov-Filonenko谱）高度相似；而在方向性极强的二维湍流中，流场涡度的剧烈突变能够催生出特定的能量分布规律（Kraichnan分布）。

为了验证理论，Kuznetsov院士展示了最新的直接数值模拟结果。该模拟巧妙运用了共形变换方法，并综合考量了系统大尺度上的能量输入与小尺度的能量损耗。结果表明，波浪的破碎以及尖锐波峰的形成，是塑造水波湍流能量分布的核心机制。他特别强调，在这种强烈的非线性相互作用下，极端陡峭波浪出现的概率远高于常规预期，这正是导致水波湍流表现出时断时续间歇性爆发的关键原因。

在4月22日的第二场报告中，Kuznetsov院士聚焦于滑移流的非线性动力学，并提出了一项全新概念，生动阐释了滑移流的破裂是如何塑造无粘不可压缩流体在刚性边界附近的特殊动力学行为。他基于二维和三维无粘Prandtl方程，详细解析了滑移流发生梯度发散的临界条件。他指出，在三维流动中，这种流场的破裂会导致涡度的爆发性生成，并伴随产生垂直于边界的强射流。这一物理过程可被视为龙卷风形成的潜在机制，也为理解海底边界流与底地形相互作用时激发的能量交换等物理海洋问题提供了极其重要的理论视角。

此外，他还分享了基于二维Euler方程的最新数值研究成果。该成果直观地揭示了流体演化过程中的极端动态特征：在刚性边界上，流体的最大速度梯度会随时间呈指数级增长，而涡度梯度则呈现出更为剧烈的双指数规律快速增长。

在总结环节，Kuznetsov院士将其多年来在流体动力学与非线性波等领域的系统性研究进行了串联，强调了强非线性效应在解释极端海洋与大气现象中的关键作用，并指出未来在高度各向异性湍流以及边界层复杂流动演化等方面仍有广阔的探索空间。

报告结束后，Kuznetsov院士与在场师生围绕波浪湍流的非线性机制、数值模拟及其在极端天气现象中的应用等问题展开了深入讨论。此次连续两期的学术交流，为师生在海洋水波演化、流体力学及非线性动力学过程的理论与模拟研究提供了重要启示。