近日，学院青年教师王京学与意大利博洛尼亚大学、国网电力工程研究院有限公司合作，在流体力学领域权威期刊Physics of Fluids在线发表题为“Evaluation of the aerodynamic loads over isolated and clustered tree canopies using large eddy simulation”的研究论文。该文被期刊选为Featured Article，在Physics of Fluids首页重点展示，并被美国物理学联合会《科学之光》（AIP Scilight）以“Evaluating effects of wind on isolated and clustered trees”为题对成果进行专题报道。
树木抗风性能是影响其在强风天气下稳定性的关键因素，这不仅直接关系到树木自身的生存及生态功能的发挥，还对周围环境和行人安全构成潜在威胁，如破坏输电线路、阻碍交通或威胁行人安全等。但由于树冠的复杂多孔结构和气流流场的复杂性，树木抗风性评估一直是相关领域的热点和难点问题。
针对上述问题，王京学采用计算流体动力学（CFD）数值模拟方法，利用大涡模拟（LES）湍流模型，对树木的气动载荷进行了全面解析，从平均流场及湍流结构视角揭示其内在机制，并定量评估了树木气动载荷的干扰效应。研究发现，虽然树冠尺寸的增大会增强遮蔽效应，但树冠宽度及高度对气动力系数的影响程度相对有限；随着株行距的增大，树木通道间的气流速度增强，树木的倾覆力矩系数呈现上升趋势；由于树冠的遮蔽效应，成簇树冠的倾覆力矩系数小于孤立树冠，其最大降幅可达85%。研究结果不仅为减轻树木风害损失、降低次生灾害风险提供了科学依据，还为生态保护及城市规划提供了重要参考。
该研究得到了国家自然科学基金青年项目（32101589）的资助。
据悉，Scilight创办于2017年6月，是美国物理联合会出版社（AIP publishing）出版的网络周刊，致力于挑选AIP发表的物理领域最新的、最具有代表性的文章，简要总结其研究成果，并强调其在该领域的创新性和突破性。Scilight每年从AIP旗下30多个刊物中挑选300余篇物理领域内最值得关注的研究成果进行报道。
文章链接：https://doi.org/10.1063/5.0256171
AIP Scilight专题报道链接：https://doi.org/10.1063/10.0036421