【喜讯】团队成果被国际著名工程学网站AIE遴选为关键科学文章

发布日期：2022-02-24

近期，团队带头人金毅教授发表在Chemical Engineering Journal（中科院一区，影响因子：13.273）的学术论文“Effects of surface geometry on advection-diffusion process in rough fractures”被国际著名工程学网站“Advances in Engineering”（简称AIE）遴选为关键科学文章，并进行了重点报道。

已有研究显示，溶质在裂隙系统中的运移受多种因素制约。在众多因素中，由于裂隙几何的弯曲特性及其所伴随的自仿射属性，其严重影响溶质对流-扩散过程。为此，深入了解对流-扩散过程的潜在机制对于描述和解决复杂的水动力问题具有关键而又重大的理论意义。

尽管先前已有不少有关裂隙几何对对流-扩散过程的影响研究报道，但这些研究大多基于实验分析、数值模拟或解析推导的方式，如此单一的研究方法最终可能影响结果的质量和精度。更为重要的是，诸如水文弯曲度、尺寸、尺度不变特性以及表面粗糙度等属性对自仿射端面几何结构的影响并未得到深入探索和验证。

针对上述关键问题，金毅教授采用解析推导-数值模拟耦合方案于二维情况下探究了粗糙裂隙端面几何对对流-扩散过程的影响。首先，基于经典Taylor-Aris方程，于解析推导的方式揭示了裂隙端面几何对对流-扩散过程的三重效应；其次，借助Fick和泊肃叶定律，量化了三重效应的物理意义，建立了三重效应对流-扩散模型；最后，基于LBM方法及由分形拓扑理论模拟构建的粗糙裂隙端面，验证了三重效应对流-扩散模型的有效性。数值模拟结果表明，有效分子扩散系数反比于水文弯曲度的平方，而对流诱导下的弥散则反比于端面曲折率的六次方、水文弯曲度的平方及局部稳态粗糙度。此外，在自仿射裂隙中，水文弯曲度和端面曲折率均以平均开度的H -1次方（H为赫斯特指数）进行比例缩放。

这一重大研究成果于机理层面深刻阐明了端面几何对对流 - 扩散过程的三重效应影响机制。其所建立的三重效应对流-扩散模型既包含物理意义明确的参数，也可概化现有文献中的传统模型，同时，也有助于对更复杂对流-扩散过程的进一步研究。

AIE主要目的是及时快速地报道最新的重要科学研究成果和创新技术。其所报道的关键科学文章均由国际专家顾问组从材料、化学、电子、机械、土木、生物医学工程以及通用工程等方向领域遴选，入选率仅为以上领域发表论文总数的1‰，并以每周20篇的论文数量在AIE网站进行特别报道。正因所报道论文的新颖性和重要性，AIE拥有广泛的读者群（包括工程师、教授、科学家等），每月的阅读量高达85万次，除受到全球主要研究机构的关注外，还被全球排名前50位的工程公司所链接，用于跟踪全球最新突破性科技进展。

Advances in Engineering (AIE)报道原文链接：https://advanceseng.com/effects-surface-geometry-advection-diffusion-process-rough-fractures/

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721003405