近日，我院特任副研究员水沛博士和国际科研团队合作共同撰写的学术论文“Chaotic orbits of tumbling ellipsoids”在流体力学国际顶级SCI期刊Journal of Fluid Mechanics（简称JFM, IF=3.354, 流体领域投稿期刊国际排名第一)上发表。 在使用计算流体力学（CFD）研究流固耦合问题时，经常采用的重叠网格、动态网格更新技术等方案，面临着自由度受限制，网格质量随着更新变差等问题，难以解决大规模、6自由度、大尺度颗粒运动的处理。此类问题在工业生产中广泛存在，如海底输油管道中的颗粒杂质等。如果使用Particle Tracing等方法进行简化处理，会由于对颗粒几何特征的忽略导致结果失真。在本研究中，水沛博士基于浸入式固体边界方法（Immersed Boundary Method）研发了6自由度任意形状任意数目的流固耦合求解器GISS；Essmann博士使用该求解器对于不同特征尺寸、特征形状的颗粒在流体中运动的混沌行为的诱因和特性以及香农熵发展的规律进行了分析，并和Kozlov–Onishchenk定理以及Kirchhoff–Clebsch方程给出的特定情况下的理论解进行了对比，对比分析的结果，通过递归图量化分析、庞加莱截面和轨道图等工具进行了定量的归类。
该研究可为石油化工等领域的数值仿真提供有效的解决方案，成为数字工厂建设的地基。该文作者来自于中国、英国、法国、印度等四个不同国家的科研团队。第一作者Erich Essmann为爱丁堡大学博士生；第二作者水沛为我院特任副研究员；第三作者Stéphane Popinet、第四作者Stéphane Zaleski为法国索邦大学教授；第五作者Prashant Valluri为爱丁堡大学教授，第六作者为Rama Govindarajan印度塔塔基础研究院教授。其中Zaleski教授为美国物理学会会士（American Physical Society Fellow），Govindarajan教授为美国物理学会会士、印度科学院院士。
