2025年12月12日，中国海洋大学工程学院“筑梦·兴海·强国”大讲堂第14期在西海岸校区工程学院A331报告厅顺利举行。本期讲堂特邀英国皇家工程院院士、英国皇家爱丁堡学会院士、英国普利茅斯大学应用水动力学教授Alistair Borthwick作题为“Green Energy from Shallow-Flow Stream Turbines”的学术报告。讲座由海岸工程系史宏达教授主持，学院数十名师生积极参与。
Alistair Borthwick教授首先从河流与潮流能开发的研究背景出发，系统回顾了人类利用潮汐与水流能量的历史演进，指出在“双碳”目标与全球能源转型背景下，浅水流可再生能源在河流、潮汐海峡及近岸水域中具有重要的发展潜力。围绕流能开发过程中“能量评估—流场反馈—装置效率”这一核心科学问题，他重点阐述了现代潮流与河流能评估方法中必须考虑的水动力反馈效应。然后，Alistair Borthwick教授系统介绍了潮流能资源评估的多尺度建模方法。在盆地尺度层面，结合水头差分析对海峡可开发功率进行估算；在区域尺度层面，通过求解浅水方程并引入等效床面粗糙度、动量致损模型及电路类比方法，将涡轮阵列对流场的影响纳入数值分析；在装置尺度层面，则通过计算流体力学方法与涡轮叶片动量模型的耦合，实现对单机及阵列性能的精细刻画。相关方法在英国Pentland Firth、爱尔兰Rathlin Island等典型海域的应用实例，展示了多尺度模型在潮流能开发规划中的实际价值。其次，Alistair Borthwick教授进一步介绍了考虑自由水面与垂向剪切效应的解析模型，深入分析了水轮机在理想无黏流与剪切流条件下的能量提取机理。研究表明，重力效应可显著提升理想化流能装置的理论效率，而垂向剪切则可能对机组性能产生正负不同的影响，为浅水环境中涡轮布置与参数优化提供了重要理论依据。最后，Alistair Borthwick教授重点介绍了由Stephen Salter教授提出的对转式垂直轴水轮机概念，系统阐述了其结构特点、工作机理及近年来基于高分辨率数值模拟的研究进展。相关研究显示，对转式垂直轴装置在浅水河流和潮汐环境中具有良好的能量捕获潜力和工程应用前景，为未来流能装备创新提供了新的技术思路。
据悉，“筑梦·兴海·强国”大讲堂是由工程学院联合相关科研平台共同打造的高水平学术交流品牌，旨在围绕海洋工程、海洋新能源与深远海开发等前沿方向，持续邀请国内外知名学者开展学术报告与交流，拓展师生学术视野，提升原创研究能力，服务海洋强国战略和高层次海洋工程人才培养。
报告人简介：
Alistair Borthwick，英国普利茅斯大学应用水动力学教授，英国皇家工程院院士、英国皇家爱丁堡学会院士。曾任英国牛津大学工程科学系教授、爱丁堡大学教授，并担任爱尔兰科克大学土木与环境工程系主任。研究方向涵盖河流工程、海岸与海洋工程以及海洋可再生能源。在国际期刊发表论文百余篇。曾获2016年布达佩斯大学荣誉博士学位、2019年英国土木工程师学会金奖、2020年北京大学燕园友谊奖及2024年北京市中关村国际合作奖，在国际海洋工程与水动力学领域具有广泛学术影响。
