十五位成员在各分会场分别做了分会场报告。王建华博士汇报了“数值分析船舶纵倾对船舶兴波破碎形态的影响”,利用RANS和DDES对比模拟了KCS船模艏波破碎现象,并针对1度纵倾和正浮状态下的KCS船模精细流场进行了对比分析。
曹留帅博士汇报了“船用柴油机电控喷油器球阀及球阀座空化效应数值模拟研究”,针对船用柴油机电控喷油器中控制阀的空化问题,采用ZeroGap重叠网格功能实现了控制阀的动态开启、关闭全过程的真实模拟,并研究了不同压强和结构参数对流场的影响规律。
博士生刘鑫旺做了题为“船型优化中降阶模型与近似模型结合的流场学习与预报方法”的汇报。在船型优化过程中,降阶模型可用于在已有新样本船的水动力性能评估结果后,对得到的新船型对应的几何—物理场做降维学习,能够确保基本把握原有多物理场全部信息前提下,用较少的基模态的线性组合表征多物理场。基于本征正交分解方法的船体几何—物理场学习,可以对船型优化问题中的一系列问题进行进一步研究,节省了大量的额外计算时间,在船型优化领域具有强大的潜力。
博士生赵旻晟进行了题为”非均匀流场中螺旋桨空化的数值模拟”的报告,介绍了在螺旋桨空化特性数值模拟中的研究成果,通过对桨叶外缘的环形加密,并使用函数输入模拟非均匀流场的工况,实现了螺旋桨空化非定常特性的模拟。进一步研究发现。螺旋桨叶背一侧的空化抑制了吸力面压力下降,从而降低了水动力性能
博士生张冠宇做了题目为“基于MPS-FEM方法研究波浪对悬空桥梁结构的砰击作用”的学术报告,主要对二维/三维规则波对悬空结构的砰击作用进行了分析。首先模拟了二维规则波对刚性桥梁结构的砰击作用,通过分析各个测点底部冲击压力时间历程,总结了波浪砰击结构具有周期性、随机性及脉冲性的特点。最后模拟了三维规则波对横向悬空桥梁结构的砰击作用,对比刚性结构,当波浪砰击弹性结构时的砰击载荷会出现明显的高频振荡。汇报结束后,参会专家针对无网格粒子法对剧烈砰击问题的模拟展开了讨论。
博士生黄凤来的报告题目为“连续密度分层流中潜艇近水面航行时复杂流场数值模拟”,主要分析了潜艇在连续密度分层流中航行时较大范围内的尾迹演化过程,对比了均匀流与分层流中尾迹形态的不同,形成了一套分析连续密度分层流中潜艇尾流场的分析方法。
博士生于连杰做了题为“基于Curle积分计算椭球体水下远场噪声”的汇报,采用自主修改的Curle积分程序计算,湍流的模拟采用延迟分离涡(DDES)方程。计算不同雷诺数下,水中球体和椭球体的远场辐射噪声。计算用的球体直径0.01m,椭球体模型短轴长0.01m,长轴长0.06m。在远场布置5个测试点,用于捕捉声压时历结果。通过数值计算,绘制声源分布云图,将测试点处的声压时历进行快速傅里叶变换(FFT),得到声压级的频谱结果,并与文献结果进行对比,验证该方法的准确性。此外,对比了修改后的程序与原程序的计算结果,总结球体和椭球体噪声分布的区别,为进一步计算更复杂的潜艇模型提供依据。
博士生刘志强做了题为“船型优化中不同近似模型精度分析”的汇报,在船型优化中,基于样本船的近似模型构建方式多种多样,近似模型精度对后续极值寻优以及优化结果的可信度至关重要。以Wigley船型为母型船,使用团队开发的船型优化软件OPTShip-SJTU对母形船进行变形,使用NMShip—SJTU求解器进行船体水动力性能进行计算。在Fr=0.2、0.3、0.4(低速、中速、高速)三种航速下,以总阻力为优化目标,在样本船数据基础上使用普通Kriging与最简单的3层BP神经网络两种方式分别构建近似模型,使用遗传算法对所建立的两种近似模型进行极值寻优进而得到不同航速下的阻力最低船型,最终通过数值计算验证来评估两种近似模型在三种航速下优化结果的可信度。
硕士生杨晓彤做了题目为“规则波下海洋平台气隙响应数值分析”的报告,在半潜式平台设计过程中,平台气隙一直是诸多安全性评估指标中的关键因素。在波浪与平台相互作用时,波浪会沿平台立柱爬升,甚至能爬升至平台下甲板造成零气隙或负气隙的情况,严重影响平台安全。汇报的内容聚焦于波浪与半潜式平台相互作用后的波浪爬升和波浪干涉问题,应用基于OpenFOAM开源平台的naoe-FOAM-SJTU求解器,对规则波下的固定平台进行了数值模拟,采用边界输入法进行造波,并且在数值水池末端设置海绵层进行消波。汇报重点聚焦在由于入射波浪和平台相互作用导致的波浪爬升,以及入射波和反射波的叠加造成的波面非线性扰动特性,对固定平台的波浪爬升和气隙响应进行了数值试验,并考察了固定平台立柱间距以及波浪浪向对波浪爬升的影响。
硕士生李乐宇的汇报题目为“基于黏流对三体船主体与片体间兴波干扰对其阻力的影响分析”。将三体船片体艏柱排布在主船体兴波的波谷区域(尤其是波谷前侧区域)可达到降低总阻力效果。后续通过改变三体船片体排布来进行阻力优化的流程中,可首先通过单独计算三体船主体并获得其兴波波峰波谷分布状况;其次在保持主、片体横向间距不变得情况下纵向改变片体位置使其艏柱分布于主船体兴波各特征位置并分别进行阻力计算从而获得阻力较小的片体排布区域。在这些区域对三体船片体位置进行“样本船型选取”,可以有效减少传统三体船片体布局优化在主船体一侧大范围取样的工作量(如本文中三体船若需进行后续有关片体排布的精细优化,则仅需将其片体艏柱排布于主船体兴波的波谷位置即可),可以有效减少精细优化的计算和时间成本。
硕士生吴定坤做了题目为“CFD方法模拟高航速DTMB船模艏波破碎”的汇报,该论文采用naoe-FOAM-SJTU求解器,分别利用RANS和DDES方法计算模拟了Fr=0.35工况下的DTMB5415艏波破碎现象。根据计算结果分析了精细化的流场信息,验证了CFD方法的可行性。
硕士生卢泽宇的汇报题目为“二维海冰与斜面相互作用的离散单元模拟”,首先介绍了海冰在海洋开发与研究的需求和意义以及我国进行海冰研究的现实需求。接着介绍了目前海冰模拟中遇到的困难以及海冰材料的特殊性和复杂性。随后介绍了冰对结构的作用力以及冰的破坏形式。接下来介绍了冰与斜面作用的二维理论模型以及自主开发的程序。最后展示使用自主开发程序模拟的二维海冰单轴压缩和三点弯曲以及冰排与斜面的相互作用。
硕士生张牧做了题为“基于两种不同近似模型的DTMB 5415总阻力船型优化”的报告,
以DTMB5415船型为母型船,使用团队开发的船型优化软件OPTShip-SJTU对母形船进行变形,使用NMShip—SJTU求解器进行船体水动力性能进行计算。在Fr=0.21、0.28、0.35(低速、中速、高速)三种航速下,以总阻力为优化目标,在样本船数据基础上使用Kriging与3层BP神经网络两种方式分别构建近似模型,使用遗传算法对所建立的两种近似模型进行极值寻优进而得到不同航速下的阻力最低船型,最终通过数值计算验证来评估两种近似模型在三种航速下优化结果的可信度。结果显示在本文算例中,基于Kriging算法的近似模型在船型优化中的表现更加突出,能够找到阻力最低值,优化结果可信度高。
硕士生郑建才的汇报题目为“基于尾流叠加模型的风电场数值模拟”,基于自主研发的大型固定式风电场功率快速预报求解器WinFm_SJTU,计算不同尾流叠加模型下风电场功率结果,并与大涡模拟方法结果进行对比,分析不同尾流叠加模型的结果差异,为风电场尾流叠加形式的选取提供建议。
硕士生白鹤鸣做了题为“大气边界层入流下错列排布三风机气动性能数值模拟”的报告。在紧密布置的风电场中,前排风机尾流的速度亏损对后排风机的功率输出、气动载荷均会产生较大的影响,因此真实大气边界层入流条件下的尾流效应抑制策略的研究极为必要。由于风向会随着时间变化,传统水平错列排布仍会使得后排风机不可避免处与前排风机尾流区域之中,也正因如此,垂向错列尾流效应抑制策略逐渐受到关注。采用域前模拟方法生成大气边界层入流,并使用ALM模拟风机叶片,对比分析了水平错列及垂向错列两种排布方式对后排风机输出功率及气动载荷的影响。结果表明,在对流大气边界层入流条件下,水平错列排布并不能提升风机组总输出功率,而垂直错列排布可以明显的提升后排风机的输出功率,并且后排风机的气动性能相比于串列布置情况并不会恶化。
全国水动力学会议至今已经举办了三十一届。从2015年起,为了鼓励和表彰青年学生投身水动力学的前沿探索研究,会议专门设立“全国水动力学会议学生优秀论文奖”。 本次会议在闭幕式上宣布了学生优秀论文名单并现场颁奖,CMHL课题组硕士生吴定坤、白鹤鸣,在万德成教授悉心指导下撰写的论文《CFD方法模拟高航速DTMB船模艏波破碎》及《大气边界层入流下错列排布三风机气动性能数值模拟》,从会议的众多以学生作为第一作者的论文中脱引而出,荣获了“第31届全国水动力学研讨会学生优秀论文奖”,这也是CMHL课题组首次在同次会议获得两个优秀论文。
通过本次研讨会,课题组成员向国内水动力学界的专家学者及研究生们展示了CMHL课题组的研究成果及精神风貌,同时大家也在参加会议的过程中学习到了很多水动力学最前沿的发展方向,开阔了大家的视野,对未来的科研工作起到了很大的帮助。
会议结束后,CMHL课题组成员相约在厦门,参观了厦门著名景点鼓浪屿。临山而知路艰,近海而晓程远。鼓浪屿上的菽庄花园利用天然地形巧妙布局,用山石构建通道形成补山园,隐含山河破碎,亟待修补之意。将海藏于园中构成藏海园,园在海上,海在园中,相得益彰。
登高而望远,凌云而壮志。当登临日光岩峰顶的时候,课题组成员都觉得自己的辛勤付出得到了收获,本次学术交流随着本次欢快的旅行而圆满结束。