Prestiżowa nagroda za publikację dla naszej doktorantki

Mgr inż. Daria Żyła-Jabłońska z Politechniki Warszawskiej została laureatką 2025 Journal of Fluid Mechanics Emerging Scholar Best Paper Prize. Nagrodę przyznano jej za artykuł przygotowany wspólnie z dr. inż. Tomaszem Bobińskim, przedstawiający nowatorską metodę ograniczania rozpraszania fal przez przeszkody. Publikacja została wybrana spośród ponad 500 prac.

W uzasadnieniu zwrócono uwagę na wysoki poziom naukowy artykułu „Cloaking waveguide defects at low frequencies using local wall deformations”, klarowność prezentacji, aktualność podjętej tematyki oraz potencjalny wpływ uzyskanych wyników.

JFM Emerging Scholar Best Paper Prize jest coroczną nagrodą przyznawaną za najlepszą pracę opublikowaną w „Journal of Fluid Mechanics”, której pierwszy autor nie uzyskał jeszcze stopnia doktora albo uzyskał go nie wcześniej niż dwa lata przed publikacją artykułu. „Journal of Fluid Mechanics” jest jednym z wiodących międzynarodowych czasopism w dziedzinie mechaniki płynów. Publikuje badania teoretyczne, numeryczne i eksperymentalne dotyczące wszystkich aspektów przepływów, a jego wydawcą jest Cambridge University Press.

Jak ukryć przeszkodę przed falą?

W nagrodzonej pracy autorzy, związani z Instytutem Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa PW, zaproponowali nową metodę ograniczania rozpraszania powierzchniowych fal wodnych przez przeszkodę umieszczoną w kanale. Badanym obiektem był pionowy cylinder przecinający swobodną powierzchnię wody. W kanale o prostych, równoległych ścianach taka przeszkoda powoduje silne odbicie padającej fali.

Odpowiednio zaprojektowane lokalne deformacje ścian kanału sprawiają jednak, że fala niemal nie „widzi” cylindra. Dzięki temu przechodzi przez obszar przeszkody, wytwarzając jedynie bardzo słabą falę odbitą. Geometrię ścian wyznaczono za pomocą modelowania numerycznego i optymalizacji, a skuteczność rozwiązania potwierdzono następnie w doświadczeniach laboratoryjnych.

W symulacjach numerycznych współczynnik odbicia był co najmniej 20 razy mniejszy niż w kanale o prostych ścianach. W eksperymentach energia fali odbitej zmniejszyła się co najmniej 100-krotnie w całym analizowanym zakresie częstotliwości, a w najlepszym przypadku była około 5000 razy mniejsza niż w układzie referencyjnym.

Dodatkowym efektem zastosowania zaproponowanego rozwiązania jest znaczne ograniczenie siły wywieranej przez fale na przeszkodę. Wyniki obliczeń pokazały, że w rozpatrywanym zakresie częstotliwości maksymalna pozioma siła dryfu działająca na cylinder nie przekraczała 2% wartości uzyskanej dla kanału o równoległych ścianach.

Znaczenie poza hydrodynamiką

Potencjalne znaczenie wyników wykracza poza zagadnienie powierzchniowych fal wodnych. W analizowanym zakresie propagację fal opisano za pomocą równania Helmholtza – jednego z podstawowych równań matematycznej teorii fal, wykorzystywanego również do opisu m.in. fal akustycznych, elektromagnetycznych i sprężystych.

Matematyczne podobieństwo tych zjawisk wskazuje, że sama idea ograniczania rozpraszania poprzez odpowiednie lokalne kształtowanie ścian falowodu może inspirować rozwiązania stosowane w innych obszarach fizyki i techniki. Przeniesienie koncepcji na konkretny rodzaj fal wymagałoby jednak uwzględnienia właściwych dla danego układu warunków brzegowych, dyspersji oraz charakteru pola propagującego.

Prestiżowe wyróżnienie

W nagrodę za otrzymanie JFM Emerging Scholar Best Paper Prize Daria Żyła-Jabłońska otrzyma 500 funtów. Redakcja JFM zamówi również poświęcony nagrodzonej pracy artykuł w cyklu Focus on Fluids, w którym zaproszeni eksperci przedstawiają szerszy kontekst i znaczenie szczególnie interesujących publikacji ukazujących się na łamach czasopisma.

Badania opisane w pracy zostały sfinansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu „Topografia dna w układach z powierzchniowymi falami wodnymi – czy natura jest skuteczniejsza od człowieka” (UMO-2020/39/D/ST8/01548), realizowanego na Politechnice Warszawskiej pod kierownictwem dr. inż. Tomasza Bobińskiego.

Publikacja: D. Zyla, T. Bobinski, „Cloaking waveguide defects at low frequencies using local wall deformations”, „Journal of Fluid Mechanics”, vol. 1006 (2025), A26

Wydawca: Cambridge University Press

DOI: 10.1017/jfm.2025.14

Więcej informacji na stronie wydawnictwa Cambridge: „Emerging Scholar Best paper 2025”