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日本九州大学刘成助理教授与英国Strathclyde大学刘远传博士应邀来校做学术报告
编辑:【admin】     加入时间:【2018-7-11】
       应万德成教授邀请,日本九州大学应用力学研究所助理教授刘成与英国Strathclyde大学刘远传博士2018年7月11日在木兰船建大楼A1002会议室,分别做题为“直角网格自适应方法及在复杂流动中的应用”和“考虑叶片变形的浮式风机全流场数值模拟软件开发”学术报告,报告由万德成教授主持。本次报告吸引了共40余位教师和学生参加。
       刘远传,2018年博士毕业于英国Strathclyde大学船舶海洋与轮机工程系。目前主要从事浮式结构物水动力响应、系泊系统动力学及海上浮式风机耦合分析等方面的研究工作,并基于开源CFD工具箱OpenFOAM开发风浪情况下海上浮式风机全耦合高精度数值仿真工具。
 
       刘远传博士在报告中,介绍了一款基于开源CFD软件平台OpenFOAM开发的浮式风机全流场数值模拟求解器,该软件包括流场模拟、柔性叶片变形计算、网格运动处理、系泊系统求解、以及考虑叶片柔性变形的风机气动-水动-系泊的系统耦合求解等模块。同时该求解器的流场模拟集成了数值水池模块,可准确模拟规则波、非规则波、孤立波及聚焦波等各种波浪;柔性叶片变形计算采用多体动力学方法,可模拟风机包含刚体与柔性体的受约束多体系统;结合滑移网格与动网格开发新的网格运动模块实现风机的全局刚体运动以及柔性叶片的局部柔性变形;系泊系统通过离散悬链线方程结合集中质量法进行求解;风机整个全流场系统不同模块的耦合求解通过数据映射和数据交换来实现。不同数值方法和软件模块通过典型基准算例进行验证,计算精度和可靠性得到满足。最后,刘远传博士对深远海浮式风机相关研究进行了展望,给出了开发集成风机控制系统、扩展网格运动处理技术、考虑孤立波和聚焦波等极限海况、风浪流耦合作用等对风机的影响、新一代大型风机气弹性研究以及多风机(风场)尾流干扰等方面继续开展深入研究的建议。




 
       刘远传博士对考虑叶片变形的浮式风机全流场数值模拟的精彩报告引起了与会人员的浓厚兴趣。报告结束后,刘远传博士特别就浮式风机柔性叶片流固耦合计算方法中的弹性梁变形计算、叶片扭转运动模拟、叶片刚度和模量等三维特性分析和计算节点选取、流固耦合数值模拟的实现过程和插值计算等具体细节问题与在场的其他相关研究人员进行了热烈的讨论,进一步展示了所开发的数值方法和软件的可靠性。
 
        刘成,2018年受聘为日本九州大学应用力学研究所助理教授。现主要从事自由表面流,高精度数值求解算法,直接数值模拟,块结构自适应网格,浸入边界法,大规模并行计算,浮式风机,潮流水轮机等研究方向,其在船舶与海洋工程计算流体力学领域数值算法开发方面有丰富的实践经验,特别是基于笛卡尔直角网格方法的AMR(自适应网格细化)方法在二维及三维流动,复杂流动如非线性自由面动力学研究方面取得了富有成效的研究成果。   
       刘成博士在报告中介绍了他基于多年的研究工作开发得到的一种既能满足高精度数值格式,又能实现面向常规超算平台的高效率计算,而且可以追踪不断变化的流动结构的块状直角网格自适应网格加密(Blocked Adaptive Mesh Refinement,BAMR)方法和技术,并且基于高可扩展性数值计算软件开发思想,设计并开发了块状结构化自适应网格编程框架系统。在此软件框架的基础上,构建了多种高精度数值方法,集成了多种高性能科学与工程计算工具。衍生出一系列基于自适应网格的超算应用,刘成博士给出了该方法在不可压缩流体绕流的直接数值模拟、自由表面流动、表面张力流动(表面张力波、表面张力液膜断裂、液滴碰撞、射流雾化)、不可压缩流体-刚体耦合、激波-边界层相互作用、跨音速/亚音速机翼绕流等典型复杂流动问题的应用情况;验证了自适应网格加密方法的精度与可靠性,展示了该方法在求解复杂流动问题的强大能力,以及在精细化模拟船舶与海洋工程领域高雷诺数流动绕流问题的广阔前景和巨大潜力。


 
       刘成博士丰富的研究成果得到与会人员的充分肯定和赞誉,并引起相关领域研究人员的浓厚兴趣。报告结束后,刘成博士和与会人员就直角自适应方法的技术细节展开了热烈的讨论,如:自适应方法中不同密度网格的插值原理和实现方法,插值精度问题,直角网格自适应方法在求解带边界的高雷诺数流动问题的应用等。此外,就与会人员关心的直角网格自适应方法在船舶与海洋工程中的应用前景,刘成博士补充了该方法在涡激振动与涡激运动,潜器及其关键部件周围涡的演化、流激噪声;水面舰艇的尾流和伴流、流激噪声和砰击噪声;多相界面的捕捉:空化问题、螺旋桨空泡、波浪破碎的演化过程等船海工程各种复杂高雷诺数流动问题中的广泛应用潜力。
 
       通过此次报告会,与会师生了解了计算流体力学领域及海上浮式风机学术前沿方向和动态,开拓了视野,为开展相关研究工作积累了宝贵的经验。
 
    
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