近日，我系乔桥老师在期刊《Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics》（中国科学院分区SCI一区，影响因子5.4）上发表了题为“Exploration of a depth optimization method for the water-sediment flow field around spur dikes in sediment-laden rivers”的研究论文。
丁坝是维护河岸稳定、调控水流流态的关键水工建筑物。然而，在高含沙量河流中，丁坝周围水沙动力之间复杂的耦合作用往往削弱水力效率，并危及结构稳定。以往关于丁坝构型优化的研究，受限于水力边界条件的复杂性、参数选取的主观性以及对经验假设的依赖，难以确定最优的结构构型。本研究首次将源于空气动力学领域的先进伴随优化算法与两相流理论相结合，用于水工结构的数值优化。该方法通过计算灵敏度函数，在迭代过程中同步求解控制方程与伴随方程，从而突破上述制约，实现了对丁坝系统内水沙流动结构的精细化优化。实验观测验证了数值模拟结果的可靠性与准确性。研究表明，应用伴随优化方法对传统丁坝的几何构型进行精细化调整，能够有效重构水动力流场并改变相应的旋涡结构。优化后的丁坝生成了范围更大的低速区、回流区和涡旋主导区，能够促进泥沙落淤，从而大幅提升泥沙沉积效率，增强河岸的整体稳定性。因此，伴随优化算法为广泛的水利工程实践中高水平的优化设计与高效应用提供了创新的理论基础。
