个人简历

李帅，男，1990年10月出生，湖北宣恩人，中共党员，工学博士，荷兰特文特大学博士后。作为负责人承担国家自然科学基金项目、中国博士后科学基金特别资助项目、中国博士后面上项目、黑龙江省博士后基金项目和中央高校基本科研项目共计7项；参与了国家重点研发计划重点专项、基础加强计划重点基础研究项目子课题、国家自然科学基金面上项目等10余项科研项目。近年来在《Journal of Computational Physics》、《Journal of Fluid Mechanics》、《Physics of Fluids》、《Journal of Fluids and Structures》、《International Journal of Multiphase Flow 》等国内外核心期刊发表论文30余篇，其中SCI检索28篇，SCI被引590余次（谷歌学术），其中2篇入选ESI前1%高被引论文、5篇期刊高被引论文，2篇期刊“精选论文”，1篇期刊“亮点论文”，申请发明专利和登记软件著作权15项，获哈尔滨工程大学优秀博士学位论文奖。
教育经历
2018.04-2020.03，荷兰特文特大学，流体力学，博士后，合作导师：D. Lohse，A. Prosperetti，D. van der Meer
2017.06-2019.06，哈尔滨工程大学，力学，博士后，合作导师：马庆位
2012.09-2017.03，哈尔滨工程大学，船舶与海洋结构物设计制造，获工学博士学位，导师：张阿漫
2008.09-2012.07，哈尔滨工程大学，船舶与海洋工程，获工学学士学位.
工作经历
2019.06-至今，哈尔滨工程大学，船舶工程学院，硕士生导师.
2019.06-至今，哈尔滨工程大学，船舶工程学院，副教授.
2017.06-2019.06，哈尔滨工程大学，船舶工程学院，讲师.
承担项目
1. 博士后科研启动金 10万 深海资源勘探气枪震源非线性动力学研究 2020 主持 在研
2. 国家自然科学基金 28万 近场水下爆炸气泡坍塌后期撕裂行为及其对结构的损伤机理研究 2018 主持 在研
3. 中国博士后基金特别资助 15万 含沙空化流中气泡对颗粒物的弹射效应机理研究 2018 主持 已结题
4. 中国博士后面上项目(一等) 8万 计及射流砰击的水下爆炸气泡与结构全耦合计算方法研究2017 主持 已结题
5. 省博士后基金 7万 水下爆炸气泡精细模拟方法及其与结构物全非线性耦合特性研究 2017 主持 已结题
6. 中央高校基本科研业务费 5万 大尺度脉动型气泡与结构物耦合特性研究 2018 主持 已结题
7. 国家自然科学基金(面上) 56万 海底资源探测高压气枪气泡动力学特性研究 2016 技术负责人
8. 国家重点研发计划重点专项 994万 适用于主动源地震的船载高压气枪研制 2018 核心参与人
9. 国家自然科学基金 60万 计及空化效应与自由面羽化破碎的爆炸气泡动力学特性研究2019 参与
10. 国家自然科学基金 60万 有限域近海底水下爆炸载荷特性及其对舰船封锁效能研究 2019 参与
11. 国家自然科学基金 28万 水下爆炸气泡环状射流运动及载荷特性研究2018 参与
12. Shell横向 8万欧元 Giant air bubbles for marine geophysical exploration 2018 技术负责人
13. 国家自然科学基金(重点项目) 300万 考虑船体结构的水下爆炸流固耦合研究 2015 参与
14. 基础加强计划重点基础研究项目子课题 700万 **跨水空介质流固耦合与瞬态冲击机理研究 2018 参与
15. 国防973子专题 气泡作用下***结构的总体冲击毁伤力学行为 2011 参与
学术交流
学术报告：
1. Large scale airgun-bubble dynamics. Burgers Symposium 2019. Lunteren, Netherlands, 2019.
2. Modelling for non-spherical airgun bubble dynamics based on boundary integral method. The 3rd International Symposium of Cavitation and Multiphase Flow. Shanghai, China, 2019.
3. Bubble dynamics based on Boundary Integral Method. Physics of Fluids group. Enschede, Netherlands, 2018.
4. Boundary Integral Method for fluid mechanics. Scientific program in Physics of Fluids group. Heimbach, Germany, 2018.
5. Experimental and numerical study on the dynamic pressure caused by the bubble jet. 9th International Symposium on Cavitation. Lausanne, Switzerland, 2015.
6. Bubble jet impact on a rigid wall of different stand-off parameters. 1th International Symposium of Cavitation and Multiphase Flow. Beijing, 2014.
7. 气泡与自由液面的全非线性耦合作用数值模拟. 第十六届中国海洋（岸）工程学术讨论会. 大连, 2013.
国际合作：
本人与多位流体力学、气泡动力学领域和船海领域的国际知名专家建立了合作关系，曾多次合作发表论文，其中包括特温特大学的Detlef Lohse教授（Batchelor奖获得者，美德荷三国院士）和Devaraj van der Meer教授，休斯顿大学的Andrea Prosperetti教授（美国工程院院士），新加坡国立大学的Boo Cheong Khoo教授（Temasek实验室主任），伦敦大学城市学院的Qingwei Ma教授，思克莱德大学的Longbin Tao教授，剑桥大学的Jalaal Maziyar研究员和伯明翰大学的Qianxi Wang博士。
招生信息
指导在读硕士研究生3名。
协助指导在读博士研究生4名（其中一名博士生发表2区以上SCI 5篇）。
协助指导硕士研究生1名（已毕业）。
每年可招收船舶与海洋结构物设计制造专业硕士研究生2名，特别欢迎有志于读博、出国、从事科学研究的学生。对于工作出色的学生，将资助其参加国内外学术会议，包括会议注册费，交通，食宿等。
本科生授课课程
研究生授课课程
气泡动力学
流固耦合分析
实践性教学
每年指导本科毕业设计2~3人。
如果你是大三学生，想提前进入实验室体验科研，欢迎电话或邮件咨询。
趣味科学研究的可选课题：
1. “手枪虾”捕获猎物的空泡武器；
海洋中有一种“手枪虾”，其螯（大夹子）快速闭合时，会在水中产生强烈的噪声，一度严重困扰美国海军的潜艇通讯。研究者曾认为机械噪声是其噪声来源，然而真正的原因并不是这么简单。荷兰特温特大学的Lohse教授及其团队通过高速摄影和水中噪声测量发现，虾螯快速合上时，射出一道高速水射流，进而在流场中形成低压区，进而诱发空化现象，空泡坍塌的威力极大，在水中可产生的幅值极高的冲击波。这种虾为什么要制造这种威力极大的武器呢？它们是为了捕猎觅食！空泡冲击波可以将小鱼、小蟹震慑、击昏，甚至杀死。此外，由于空化产生的条件是水中压力降低至饱和蒸汽压，因此这种虾只生存在浅海，深海中压力高，空化难以产生。
2. 掰手指咔咔响的流体动力学、气泡动力学问题
掰手指关节时的发出的“咔咔”声是怎么来的？这个问题看似简单，但却一直没有确定的答案。在关节处存在一个封闭的腔体（关节腔），其中有少量关节滑液。可以肯定的是，掰指关节的声音是在关节腔被拉伸时产生的，但这个声音具体的来源却众说纷纭。在此之前，科学家们对此提出了若干种不同的假说，有人认为关节腔拉伸时，其中的压力减小，液体中溶解气体逸出的过程导致了声响，而有人则认为声响来自气泡破裂的过程，也有人认为韧带在其中起了作用，不过，他们都还没有找到充足的证据支持自己的观点。研究者们还有一个意外发现：在关节即将发出声响的瞬间，他们从图像中发现了一处信号增强的白点。之前并没有人报告发现过类似的现象，它出现的原因也还有待进一步研究。
3. 超声波清洗眼镜的力学原理
超声波清洗机通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，存在于液体中的微小气泡在声场的作用下振动。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区，当声压达到一定值时，气泡迅速增大，然后突然闭合。并在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压，破坏不溶性污物而使他们分散于清洗液中，当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子及脱离，从而达到清洗件净化的目的。在这种被称之为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成几百度的高温和超过1000个气压的瞬间高压。
专利成果
国家发明专利：一种水中高压脉动气泡运动与载荷的实验与数值联合方法，申请号：201810560916.0。
国家发明专利：一种水下高速航行体抗空化空蚀能力评估方法，申请号：202010515600.7。
国家发明专利：一种气动式水下高压气泡源 ，申请号：CN201821630958.9。
国家发明专利：一种电磁控制的水下高压气泡源装置 ，申请号：CN201821627880.5。
国家发明专利：一种水下高压气体连续爆喷装置及实验平台，申请号： CN201821464361.1。
国家发明专利：一种带主动式反馈消波功能的智能造波水槽，申请号： CN201821639539.1。
国家发明专利：一种水下高速航行体抗空化空蚀能力评估方法，申请号： CN202010515600.7。
国家发明专利：一种高温环境下的动态冲击试验装置，申请号： CN201821463136.6。
软件著作权：基于边界积分法的气泡与悬浮结构物耦合分析软件(2018SR365313)，排名第1。
软件著作权：近场水下爆炸气泡载荷计算软件(2018SR381585)，排名第1。
软件著作权：环状气泡撕裂过程精细模拟软件(2018SR380874)，排名第1。
软件著作权：气泡与浮体的非线性耦合作用模拟软件(2018SR684070)，排名第1。
软件著作权：多气泡强非线性耦合特性分析软件(2018SR7291310), 2018. 排名第2。
软件著作权：近自由液面多气泡运动引起的水幕特性分析软件(2018SR729251), 2018. 排名第2。
软件著作权：大尺度脉动气泡与气泡帷幕耦合作用分析软件(2018SR729096), 2018. 排名第2。
软件著作权：多个脉动气泡融合动力学行为计算软件(2018SR729155), 2018. 排名第2。

荣誉
哈尔滨工程大学优秀博士学位论文获得者

研究领域

1. 水下爆炸瞬态流固耦合动力学
水下爆炸产生的大尺度气泡，直径可达到10米数量级。气泡运动引起滞后流及脉动压力对舰船造成总体破坏，危及舰船的总纵强度，使舰船在中横剖面处断裂，气泡坍塌形成的射流还将引起结构局部毁伤，气泡对舰船的毁伤如图1所示。近年来的实验研究表明，水下爆炸气泡载荷对水中结构造成严重损伤，甚至比冲击波更为严重，如图2所示。气泡与水中结构物非线性瞬态耦合作用已成为国际上的研究热点，但仍存在许多物理现象和力学本质尚未揭示。针对水下爆炸对舰船毁伤中存在的力学难题，首次提出了水下爆炸气泡环形断裂模型，攻克了气泡射流砰击载荷计算难点，为计算完整的气泡载荷提供了理论支撑。相关研究成果发表在Ocean Eng.、Phys. Fluids和力学学报，文章入选前1%ESI高被引论文和期刊高被引论文，得到了国际同行的高度评价。
2. 气泡动力学
气泡动力学不仅在诸多传统领域中有着广泛的应用（例如，水下爆炸、气枪震源海底资源探测、水利机械空化、船舶减阻、气泡帷幕抗冲击等），而且在许多新兴产业中发挥着越来越重要的作用（例如，超声波清洗、超声波碎肾结石、声化学、超声造影、靶向治疗等）。本人自攻读博士学位以来，一直从事气泡动力学领域的基础研究，建立了气泡与结构全非线性耦合轴对称数值模型，采用辅助函数法对气泡载荷与悬浮体加速度进行解耦，与前人采用的“松耦合”方法相比，该“全耦合”方法显著提高了计算精度和稳定性，计算结果与实验结果吻合良好，如图 3所示为气泡和球体在自由液面下方耦合作用的实验和数值结果对比。相关研究成果在J. Comput. Phys.，J. Fluids Struct.和Phys. Fluids等期刊上发表，并入选ESI前1%高被引论文。
3.气枪震源海底资源探测
海洋资源勘探技术对我国“海洋强国”战略具有重要的意义。实际应用中，通常利用小于200 Hz的低频声波对海底结构进行探查，人类最早采用炸药震源产生低频声波，但是由于其高成本和高危险性被高压气枪震源所取代，如图 1所示。虽然气枪震源有多种型号，但是其工作原理可概括为：气枪内高度压缩的空气（~ 10 MPa）在较短时间内（~ 10 ms）释放至水中形成高压气泡（最大半径为米级），气泡剧烈脉动过程中在流场中激发宽频压力波，压力波在海底不同媒质分界面处发生反射，通过解析反射波信号即可探查地底资源分布情况，如图 5所示。海底探测的穿透能力、分辨率均与气泡压力波的低频特性密切相关，其背后重要的科学问题就是高压气枪气泡非线性动力学。本人与知名的流体力学专家D. Lohse教授和A. Prosperetti教授密切合作，共同参与了壳牌公司新一代气枪震源装备的研发工作。基于等熵假设推导了高压气体释放速度方程，推导了气泡初生过程的能量方程，采用边界积分法建立了非球状气泡脉动轴对称模型，压力波的计算精度相比前人的理论模型大幅提高，相关成果发表在Int. J. Multiph. Flow。
4.含沙空化
我国大部分河流含沙量较高，当螺旋桨在含沙流中高速旋转时，或者高速含沙流体冲击水力机械时，空化剥蚀和泥沙磨损是造成水中结构破坏的两个主要原因。实践表明，含沙空化流中的结构破坏程度远大于空蚀与泥沙磨损单独作用之和，其原因与气泡—颗粒物的微观耦合作用密切相关。近年来的实验研究表明，气泡与颗粒物耦合过程中，颗粒物能够被气泡加速至40m/s以上的速度，足以对钢制材料造成严重破坏。因此，气泡对颗粒物的“弹射效应”被普遍认为是加剧结构破坏的内在机理。然而，产生“弹射效应”的力学机理和影响因素仍未完全揭示。通过研究发现，在小尺度比情况下，颗粒物在非常短的时间内被加速到最大速度，然后逐渐减速直到气泡与颗粒物分离，之后分离处的液体被向内吸引并在对称轴上碰撞，在气泡和颗粒物间形成一个局部的高压区，使颗粒物在气泡坍塌阶段再次被加速，即为颗粒物弹射效应的第二个力学机理，如图6所示。相关研究成果已发表在Phys. Fluids期刊，并入选期刊高被引论文。对于空泡和沙粒在不同边界条件下的动力学行为仍有许多工作尚未开展。""

近期论文

1. Li S, Zhang A M, Han R, Ma Q W, 3D full coupling model for strong interaction between a pulsating bubble and a movable sphere, Journal of Computational Physics, 2019, 392: 713-731. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021999119303250
2. Li S, Zhang A M, Wang S P, Han R, Transient interaction between a particle and an attached bubble with an application to cavitation in silt-laden flow, Physics of Fluids, 2018, 30(8), 082111. https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.5044237
3. Li, S, van der Meer, D, Zhang, A M, Prosperetti, A, Lohse, D, Modelling large scale airgun-bubble dynamics with highly non-spherical features. International Journal of Multiphase Flow, 2020, 122, 103143. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301932219303982
4. Li S, Han R, Zhang A M, Nonlinear interaction between a gas bubble and a suspended sphere. Journal of Fluids and Structures, 2016, 65: 333-354. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0889974616300950
5. Li S, Han R, Zhang A M, Wang Q X, Analysis of pressure field generated by a collapsing bubble. Ocean Engineering, 2016, 117: 22-38. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0029801816001232

2021年度
[32] Yi L, Li S, Jiang H, Lohse D, Sun C, Mathai V, Water entry of spheres into a rotating liquid, Journal of Fluid Mechanics, 2021, 912, R1. (SCI)
[31] 胡振宇, 曹卓尔, 李帅*, 张阿漫. 水中高压脉动气泡与浮体流固耦合特性研究, 力学学报， 2021, 已录用 (EI)

2020年度
[30] Li S, Prosperetti A, van der Meer D, Dynamics of a toroidal bubble on a cylinder surface with an application to geophysical exploration. International Journal of Multiphase Flow, 2020, 129, 103335 (SCI)
[29] Huang X, Hu H B, Li S, Zhang A M, Nonlinear dynamics of a cavitation bubble pair near a rigid boundary in a standing ultrasonic wave field. Ultrasonics - Sonochemistry, 2020, 64, 104969. (SCI)
[28] Li S, van der Meer D, Zhang A M, Prosperetti A, Lohse D, Modelling large scale airgun-bubble dynamics with highly non-spherical features. International Journal of Multiphase Flow, 2020, 122, 103143. (SCI，期刊高下载论文)

2019年度
[27] 李帅, 张阿漫, 韩蕊. 水中高压脉动气泡水射流形成机理及载荷特性研究. 力学学报, 2019, 51(6): 1666-1681. (EI)
[26] Li T, Zhang A M, Wang S P, Chen G Q, Li S, Nonlinear interaction and coalescence features of oscillating bubble pairs: Experimental and numerical study, Physics of Fluids, 2019, 31, 092108. (SCI)
[25] Li S, Zhang A M, Han R, Cui P, Experimental and numerical study of two underwater explosion bubbles: Coalescence, fragmentation and shock wave emission, Ocean Engineering, 2019, 190, 106414. (SCI)
[24] Li S, Zhang A M, Han R, Ma Q W, 3D full coupling model for strong interaction between a pulsating bubble and a movable sphere, Journal of Computational Physics, 2019, 392: 713-731. (ESI前1%高被引论文) (SCI)
[23] Li, T, Zhang A M, Wang S P, Li S, Liu W T, Bubble interactions and bursting behaviors near a free surface, Physics of Fluids, 2019, 31(4): 042104. (精选论文，Editor' s Pick) (SCI)
[22] Jalaal M, Li S, Klein Schaarsberg M, Qin Y, Lohse D, Destructive mechanisms in laser induced forward transfer. Applied Physics Letters, 2019 114 (21), 213703. (精选论文，Editor' s Pick) (SCI)
[21] Han, R, Tao, L, Zhang, A M, Li, S, Experimental and numerical investigation of the dynamics of a coalesced oscillating bubble near a free surface, Ocean Engineering, 2019, 186, 106096. (SCI)
[20] Han, R, Tao, L, Zhang, A M, Li, S, A three-dimensional modeling for coalescence of multiple cavitation bubbles near a rigid wall, Physics of Fluids, 2019, 31(6), 062107. (SCI)
2018年度
[19] Li S, Zhang A M, Han R, Counter-jet formation of an expanding bubble near a curved elastic boundary, Physics of Fluids, 2018, 30 (12), 121703. (亮点论文，Featured Article) (SCI)
[18] Li S, Khoo B C, Zhang A M, Wang S P, Bubble-sphere interaction beneath a free surface, Ocean Engineering, 2018, 469, 469-483. (SCI)
[17] Li S, Zhang A M, Wang S P, Han R, Transient interaction between a particle and an attached bubble with an application to cavitation in silt-laden flow, Physics of Fluids, 2018, 30(8), 082111. (期刊高被引论文) (SCI)
[16] Han R, Zhang A M, Li S, Zong Z, Experimental and Numerical Study of the Effects of a Wall on the Coalescence and Collapse of Bubble Pairs, Physics of Fluids, 2018. 30(4): 042107. (SCI)
[15] Li T, Wang S P, Li S, Zhang A M, Numerical investigation of an underwater explosion bubble based on FVM and VOF, Applied Ocean Research, 2018, 74, 49-58. (期刊高被引论文) (SCI)
2017年度
[14] Li S, Zhang A M, Han R, Liu Y Q, Experimental and numerical study on bubble-sphere interaction near a rigid wall. Physics of Fluids, 2017, 29(9), 092102. (SCI)
2016年度
[13] Li S, Han R, Zhang A M, Nonlinear interaction between a gas bubble and a suspended sphere. Journal of Fluids and Structures, 2016, 65: 333-354. (SCI)
[12] Han R, Li S, Zhang A M, Wang Q X, Modelling for three dimensional coalescence of two bubbles. Physics of Fluids, 2016, 28(6): 062104. (SCI)
[11] Li S, Ni B Y, Simulation on the interaction between multiple bubbles and free surface with viscous effects. Engineering Analysis with Boundary Elements, 2016, 69: 63-74. (SCI)
[10] Li S, Han R, Zhang A M, Wang Q X, Analysis of pressure field generated by a collapsing bubble. Ocean Engineering, 2016, 117: 22-38. (ESI前1%高被引论文) (SCI)
2015年度
[9] Zhang A M, Li S, Cui J, Study on splitting of a toroidal bubble near a rigid boundary. Physics of Fluids, 2015, 27(6): 062102. (期刊高被引论文) (SCI)
[8] Li S, Li Y B, Zhang A M, Numerical analysis of the bubble jet impact on a rigid wall. Applied Ocean Research, 2015, 50: 227-236. (期刊高被引论文) (SCI)
[7] Li S, Zhang A M, Yao X L, Experimental and numerical study on the dynamic pressure caused by the bubble jet. 9th International Symposium on Cavitation, 2015 (Lausanne). (EI)
2014年度
[6] Li S, Sun L Q, Zhang A M, Dynamic behavior of rising bubble. Acta Physica Sinica, 2014, 18: 184701. (SCI)
[5] Li S, Zhang A M, Study on a rising bubble bouncing near a rigid boundary. Acta Physica Sinica, 2014, 05: 054705. (SCI)
[4] Han R, Zhang A M, Li S, Three-dimensional numerical simulation of crown spike due to coupling effect between bubbles and free surface. Chinese Physics B, 2014, 23(3): 034703. (SCI)
[3] 李帅, 张阿漫, 韩蕊. 气泡多周期运动时引起的流场压力与速度. 力学学报, 2014, 04: 533-543. (EI)
2013年度
[2] Li S, Zhang A M, Wang S P, Experimental and numerical studies on “crown” spike generated by a bubble near free-surface. Acta Physica Sinica, 2013, 19: 194703. (SCI)
[1] Ni B Y, Li S, Zhang A M, Jet splitting after bubble breakup at the free surface. Acta Physica Sinica, 2013, 12: 124704. (SCI)
《Journal of Hydrodynamics》期刊编委
中国力学学会会员
中国造船工程学会会员
《Journal of Fluid Mechanics》杂志审稿人
《Physics of Fluids》杂志审稿人
《International Journal of Multiphase Flow》杂志审稿人
《Ocean Engineering》杂志审稿人
《Engineering Analysis with Boundary Elements》杂志审稿人
《Acta Mechanica Sinica》杂志审稿人
《力学学报》杂志审稿人