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CMHL研究中心成员参加第八届全国船舶与海洋工程CFD会议
编辑:【admin】     加入时间:【2023-11-25】
           2023年11月10-13日,第八届全国船舶与海洋工程 CFD 会议在哈尔滨召开。会议由全国船舶与海洋工程CFD会议执委会、中国造船工程学会船舶力学学术委员会CFD学组主办,哈尔滨工程大学承办,《中国造船》、《水动力学研究与进展》编辑部和水动力学全国重点实验室共同协办。会议主旨是搭建船舶与海洋工程CFD数值方法研究、自主软件研发、以及在船舶与海洋工程复杂流动中的模拟应用等在内的学术交流平台,促进国内船舶与海洋工程CFD方法、软件和应用研究的高质量发展。来自全国各高校、研究所、设计院、企业等40多家单位的专家教授、青年学者及研究生共430多人参加了本次会议,参加会议人数创历次全国船舶与海洋工程 CFD 会议的新高。
       哈尔滨工程大学、本次会议当地组委会主席张阿漫教授主持会议开幕式,哈尔滨工程大学副校长殷敬伟教授致欢迎辞,中船集团第702所副所长吴文伟研究员代表中国造船工程学会船舶力学学术委员会致辞,中船集团第708所熊小青研究员代表中国造船工程学会船舶力学学术委员会CFD学组致辞,上海交通大学万德成教授代表全国船舶与海洋工程CFD会议执委会致辞。在开幕式上,中国造船工程学会船舶力学学术委员会副主任吴文伟研究员,分别给何国威院士颁发了全国船舶与海洋工程CFD会议执委会顾问的聘书,给万德成教授颁发了全国船舶与海洋工程CFD会议执委会主席的聘书。
会议当地组委会主席张阿漫教授主持会议开幕式

哈尔滨工程大学副校长殷敬伟教授致欢迎辞

中国造船工程学会船舶力学学术委员会副主任吴文伟研究员致辞

中国造船工程学会船舶力学学术委员会CFD学组组长熊小青研究员致辞

全国船舶与海洋工程CFD会议执委会主席万德成教授致辞

吴文伟副主任给何国威院士颁发全国船舶与海洋工程CFD会议执委会顾问聘书

吴文伟副主任给万德成教授颁发全国船舶与海洋工程CFD会议执委会主席聘书
       本次会议有7个大会报告,中科院力学所何国威院士应邀做大会主旨报告,并首次安排香港和澳门学者做大会特邀报告。本次CFD会议共有8个主题:CFD数值与理论方法、自主软件与工业应用、水动力标模计算、海洋结构物流固耦合、跨介质与空化流动、复杂与仿生流动、智能流体及应用和海岸工程与波浪力学。会议设立25个分会场,176个分会场报告,交流报告数量是历次会议最多的一次。本次会议收到摘要数量首次突破200篇,达到250多篇,首次通过《中国造船》编辑系统投稿和审稿,最终录取150多篇全文,收录到“第八届全国船舶与海洋工程CFD会议”论文集。本次会议首次启用了“全国船舶与海洋工程CFD会议”会标logo,它由Marine CFD的MCFD四个字母组成一个扬帆远航的船舶形状,预示会议以仿真为基,数值驱动,乘风破浪,软件图强的目的和宗旨。
何国威院士做大会主旨报告

万德成教授向何国威院士颁发作大会主旨报告证书
     
       在CMHL研究中心主任万德成教授带领下,CMHL研究中心4位青年教师王建华博士、赵伟文博士、曹留帅博士、庄园博士,2位博士后叶茂坤、谢丰泽,11位博士生于连杰、陈松涛、张文杰、黄聪祎、魏亚博、和康健、邵聿明、肖家伟、薛瑛杰、王志豪、关键,5位硕士生贺帆、李仁祥、王澳、王魁、孟欣欣,以及1位本科生秦佳佳等参加了本次会议。CMHL研究中心的老师和同学在各个分会场做了学术报告交流。  


      王建华博士和赵伟文博士在水动力标模计算分会场作了邀请报告。王建华博士和赵伟文博士分别围绕本次CFD会议设置的2个标模问题,KCS艏部兴波破碎和波浪砰击垂直墙体,进行了总体的对比分析汇报,对参与单位,数据提交,对比结果等分别进行了详细介绍,得到了与会专家的积极响应和热烈讨论。未来CFD会议还将持续关注水动力学标模问题,期待国内各单位继续参与。


       在CFD数值与理论方法分会场,博士生和康健汇报了题目为《基于壁面模化大涡模拟方法数值预报SUBOFF湍流边界层的脉动压力》的学术报告,报告介绍了基于开源计算流体力学软件OpenFOAM,采用壁面模化大涡模拟对SUBOFF标模开展的湍流边界层壁面脉动压力的研究工作。介绍了大涡模拟和壁面应力模型的具体原理以及在OpenFOAM中的具体实施方式,通过对比壁面摩擦力系数和压力系数以及边界层速度剖面等,验证了数值模拟方法的准确性,然后对于平行中体以及尾部的典型测点进行了脉动压力特性的分析和对比。报告指出壁面模化大涡模拟方法对于模拟SUBOFF湍流边界层,可以节约计算网格的前提下,给出较为准确的流场结果,具有较高的工程应用价值。
       在自主软件与工业应用分会场,博士生张文杰做了题为“考虑流固耦合的运载火箭地面风载荷及响应研究”的报告,报告介绍了基于开源流体力学计算软件OpenFOAM开发的,针对单相流与结构相互作用的双向流固耦合计算方法和计算程序框架,对竖立状态的运载火箭开展了均匀来流下的数值计算,并将对火箭根部弯矩的数值预报结果与风洞试验结果开展了对比验证。计算结果表明,数值预报结果具有较好的计算精度,并且采用刚性模型开展数值计算也同样具有良好的精度。报告最后对采用强耦合方法、迭代弱耦合方法开展单相流与大变形结构物相互作用的方法研究和程序开发做出了展望。
      博士生黄聪祎作了题为《国产DCU加速卡上基于MPS方法的高效带障碍物溃坝流动模拟》的报告。报告中首先介绍了MPS方法在模拟强非线性自由表面流动问题时的优势,以及搜索邻居粒子和求解压力泊松方程时计算量较大的不足,表明了开发MPS加速算法的必要性和迫切需求。接下来介绍了MPS无网格粒子法的方程、离散模型以及组内自主开发的基于GPU卡加速的无网格粒子法求解器MPSGPU-SJTU求解器的结构和求解流程。国产DCU加速卡在硬件和软件层面都与GPU有较高的相似性,因此基于GPU开发的软件可以较为方便地迁移到DCU加速卡上。接着报告中介绍了程序迁移流程,并分别使用CPU程序和迁移后的DCU程序模拟了几组典型的强非线性运动。两组求解器得到的流场的压力分布以及测点处的压力时历曲线吻合较好,验证了程序迁移的准确性。在求解器性能方案,DCU对比CPU可以得到较高的加速比,证明DCU可以显著提高MPS方法在模拟大规模水弹性问题时的计算效率。
         博士生关键做了题为“斜浪下S175集装箱船运动响应与砰击特性数值研究”的报告,报告介绍了基于naeo-FOAM-SJTU求解器和重叠网格法进行的S175集装箱船耐波性和砰击载荷的研究,通过数值仿真得到了S175船在三个浪向角下的垂荡、纵摇、横摇时历曲线,并对砰击载荷的空间分布规律和非对称性进行了总结,报告指出,斜浪下靠近船艏处和距基线较近出砰击载荷较大;斜浪下砰击载荷非对称性,工况在小浪向角下、空间上在距基线更远处更显著。        
        硕士生王澳做了题为“波浪中小艇驶入母船坞舱运动过程的数值仿真”的报告,采用课题组自主开发的求解器naoe-FOAM-SJTU,开展了波浪条件下小船从大船坞舱外驶入舱内的全过程数值模拟,并分析了小船航速以及浪向角对小船运动和受力的影响。报告中介绍了数值模拟所采用的流场求解方法、使用重叠网格方法的优势以及小船运动的控制方法,计算结果结果表明,小船以较高航速驶入舱内其运动响应幅值反而较小,浪向角减小会使得小船的横摇增加,这些结果可以为小艇安全进出坞舱的方案提供参考。
       在水动力计算标模分会场,博士生薛瑛杰做了两次报告,在报告“波浪与反弧面直墙防波堤相互作用的砰击载荷数值预报研究“中,针对波浪砰击过程中压力载荷、砰击形态、自由液面和涡量场进行详细分析,并与实验数据进行对比,为近海工程提供实际参考意义;在报告”聚焦波下浮式风机气动特性数值分析“中,依托开源软件OpenFOAM与自研求解器FOWT-UALM-SJTU,实现了面向双参数 PM 波浪谱聚焦波的数值模拟,与试验吻合良好。以5MW Spar浮式风机作为研究对象,开展气动-水动-系泊一体化仿真计算,发现聚焦波将引起风机纵摇与垂荡运动剧烈变化,风机叶片展向的气动攻角在聚焦时刻显著降低,气动功率与气动推力难以短时间恢复。同时导致尾流中心出现波动,且随聚焦波幅的增大,尾流区域亏损范围扩大。
     博士生王志豪做了题为“KCS船舶艏部兴波破碎数值模拟研究”的报告,报告基于开源流体力学计算平台OpenFOAM,采用DDES湍流模型和添加人工压缩项的VOF方法捕捉自由液面对KCS标模开展了数值模拟,并重点研究了船艏的波浪破碎现象,采用平均值方法、RMS方法和三重分解方法对波高数据进行处理。报告对自由面演化和波浪破碎现象进行了演示,通过对比试验结果与数值模拟结果,展示了当前数值模拟结果存在幅值偏大的问题,同时说明通过三重分解方法对波高处理能够有效的降低数值模拟结果的幅值。
        博士生刘志强做了题为《不同长度下的水下航行体首部壁面脉动压力数值仿真》的现场汇报,汇报内容以壁面大涡模拟方法为理论基础,使用开源软件OpenFOAM对12kn航速下不同长度平行中体的水下航行体模型进行精细化数值仿真,对航行体表面脉动压力进行监测,分析得到不同平行中体长度下的水下航行体首部流动压力脉动数据。通过对比压力脉动时历曲线、声压级频谱以及三分之一倍频程谱,得到不同长度平行中体下的水下航行体首部壁面压力脉动和噪声差异。
       博士生于连杰汇报的题目为“KCS船舶模型破波噪声数值预报研究”,使用Deane-Czerski经验公式预报气泡群噪声,使用FW-H方法预报湍流流动噪声。以37.89缩尺比的KCS船舶模型,进行船首破波流动模拟,并利用该方法预报破波噪声。通过频率划分不同的主导成分,为破波噪声的准确预报提供了一种有价值的思路。
      硕士生孟欣欣做了题为“基于WMLES方法探究不同入流条件对水下回转体壁压脉动的影响”的报告,简要介绍了WMLES计算方法和计算步骤,并开展了WMLES方法对高频脉动量计算适用性的探究,选取了三个不同速度工况和两个不同湍流强度工况进行对比。结果表明,WMLES方法在定性研究上是适用的,即随着航速的增大,壁压脉动频谱升高;随着湍流强度的改变,壁压脉动频谱也会相应改变。
        在海洋结构物流固耦合分会场,博士后谢丰泽做了题为“数值分析舱内弹性结构对破舱进水的影响”的学术报告,报告介绍了采用CMHL团队自主开发的流-固耦合求解器MPSDEM-SJTU对破损船舱的进水过程进行的数值模拟研究。通过与实验结果进行对比验证了流-固耦合模型的准确性。在此基础上,数值研究了弹性结构对破损船舱运动响应以及进水量的影响。研究表明,含弹性隔板船舱的转动幅度明显小于含刚性隔板的船舱。弹性结构的断裂会明显地影响到破损船舱的运动。断裂发生后,船舱的转动速度减慢并开始向反方向旋转。
        硕士生贺帆做了题为“基于CFD-MBD的超大型集装箱船的流固耦合特性研究”的学术报告,报告介绍了利用开源计算流体力学软件OpenFOAM以及开源多体动力学软件进行耦合求解,对弹性船体在不同波长的规则波中的运动进行了数值模拟,并将数值计算得到的船舶运动时历曲线,以及船舯截面处的弯矩与实验结果进行对比,以验证数值方法的准确性。研究结果表明,基于OpenFOAM和MBDyn的双向耦合能够准确地模拟船舶的水弹性响应。
       硕士生王魁作了题为“纵摇运动下漂浮式风机叶片气弹性数值模拟”的报告。报告展示了纵摇运动幅值对浮式风机叶片气弹性的影响,分析了气动功率、气动推力、气动转矩和叶片变形受纵摇幅值的影响。发现随着纵摇幅值的增加,平均气动功率先减小后增加,气动推力和气动转矩也出现相同的规律;叶片弯曲变形沿展向呈抛物线型分布,变形量受纵摇运动幅值影响大,在研究大型叶片气动性能时不可忽略其影响,而叶片扭转受纵摇运动影响较小,几乎不随着幅值的变化而变化;由于纵摇运动的影响,叶尖附加速度可能会大于盘面后的诱导速度,因而产生额外的尾流影响和功率波动。
       在跨介质与分化流动分会场,博士生邵聿明做了题为“湍流破碎波中气泡运动与动力性能分析”的报告。报告采用自适应网格加密技术针对三维波浪破碎进行了数值模拟,并对波浪破碎动力学特征、气泡尺寸和速度分布特性、湍流漩涡与气泡运动等进行详细分析,为理解船海工程中水气泡混合流提供了参考价值。
       在复杂与混合流动分会场,硕士生李仁祥做了题为“基于MPS-DEM耦合方法的振动影响下颗粒参数对立管混输流场的影响研究”的报告,主要内容是使用MPSDEM-SJTU求解器求解振动影响下三维立管输运过程中的流固耦合问题。首先经过与实验数据进行对比,证明了MPSDEM-SJTU求解器的准确性。通过改变振动和颗粒参数研究其对流场的影响,最后进行总结并展望未来的研究前景。
        在智能流体力学及应用分会场,博士生魏亚博做了题为“序列采样优化体系在船型优化中的应用”的学术报告,报告介绍了常规船型优化体系和序列采样船型优化体系之间的区别,并针对两种优化体系采用了数学优化函数进行了初步的对比分析,然后以DTMB5415船为研究对象,基于自由变形方法和平移法对DTMB5415船进行了局部和整体的变形,对比两种优化体系迭代求解的结果发现,在相近的优化结果下,与传统优化体系相比,序列采样优化体系将优化效率可以将船型优化效率提高30%,可以较大程度减少计算成本,节省计算时间,提高优化效率。
       本科生秦佳佳汇报的题目是《基于圆柱绕流噪声预报的FW-H方程积分面参数研究》,汇报中提到论文采用分离涡模拟DES,使用naoe-FOAM-SJTU求解器,模拟二维圆柱绕流湍流流动。基于流声比拟方程,比较物面积分和可穿透积分面积分、不封闭可穿透积分面和封闭可穿透积分面的结果,并研究积分面长度和宽度的最佳配置,为提高水动力噪声预报精度奠定基础。
      在海岸工程与波浪力学分会场,博士生肖家伟做了题目为数值分析含半开放水舱船舶的波浪运动特性,基于naoe-FOAM-SJTU求解器,采用重叠网格技术,通过建立含半开放水舱的母船几何模型,并考虑船舶沉浮姿态,形成含半开放水舱的船舶匀速运动数值仿真模型。研究不同船舶姿态下舱内水深和波高分布情况,开展船舶内波浪特性分析。研究成果能为含半开放水舱的船舶的设计提供参考,同时为小艇进出坞的作业安全性评估提供技术手段。
        在12号晚宴上,万德成教授对本次CFD会议进行了总结,并代表执委会特别感谢:张阿漫教授及团队,哈尔滨工程大学,会议志愿者,为本次会议成功召开所做的大量工作和付出的辛劳!同时,还对7位大会报告人,各分会场邀请报告人,以及各位投稿作者,《中国造船》和《水动力学研究与进展》编辑部,各位执委会委员,各赞助单位等,对会议成功举办的大力支持和积极参与,表示衷心感谢!




        晚宴上举行了本次CFD会议优秀学生论文的颁奖仪式。在参会的一百多篇论文中,薛瑛杰同学的《波浪与反弧面直墙防波堤相互作用的砰击载荷数值预报研究》和邵聿明同学的《湍流破碎波中气泡运动与动力性能分析》,脱颖而出,荣获“第八届全国船舶与海洋工程CFD会议”优秀学生论文奖。



 
        会议期间,CMHL研究中心成员向全国船舶与海洋工程CFD学界的专家学者展示了CMHL研究中心近期的研究成果与风采,同时大家也在会议过程中积极交流,认真聆听,受益匪浅,了解到国内船舶与海洋工程CFD最新的研究方向与热点,对未来的学习科研工作有着很大的帮助。


        在会议间隙,CMHL研究中心部分成员参观了哈军工历史陈列馆,了解了哈军工创办和办学过程不平凡的历史。



 
        第八届全国船舶与海洋工程CFD会议,经过三天紧张充实的学术交流,在白雪皑皑、银装素裹的哈尔滨,圆满结束!     
 

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