(7) 建议会议可以设置实尺度的计算标准问题,发挥国内的优势条件,提供实尺度数据,在国际上开展领先的标准问题研究,扩大国际影响力。
(8) 建议会议可以邀请航空航天等国内CFD优势行业参会,吸纳先进的CFD技术。
CFD学组的指导意见具有高屋建瓴的前瞻性,为全国船舶与海洋工程CFD会议、乃至整个船海计算工程领域的深度钻研、广度拓展、影响力提升都做出重要贡献,具有重要的指导意义。
在11月28号上午的开幕式上,万德成教授致开幕词并颁发聘书,他首先热烈祝贺本次会议圆满召开,同时感谢华南理工大学作为承办单位,为了保证会议在疫情防控期间能够顺利进行,做了大量的前期准备工作尽心尽力;在参会人数、报告数和会议论文质量上本次会议都创下了新纪录,他对我国船舶与海洋工程CFD领域的发展充满欣慰和期待。
来自南方科技大学的陈十一院士受邀做本次大会特邀报告,对海洋环境湍流数值研究的进展情况,以及目前该领域的工程应用与展望进行了详实的介绍。陈院士1981年从浙江大学力学系毕业后进入北京大学力学系就读研究生,先后获得硕士、博士学位;1987年博士毕业后进入美国洛斯·阿拉莫斯国家试验室工作,先后从事博士后研究,担任湍流与格子气研究研究组主任、非线性研究中心副主任;1999年至2005年先后担任约翰斯·霍普金斯大学机械工程系终身教授、系主任;2001年担任北京大学科学与工程计算中心主任;2005年至2013年担任北京大学工学院首任院长;2011年至2013年担任北京大学研究生院院长;2013年至2015年担任北京大学副校长兼研究生院院长;2013年当选中国科学院院士;2015年出任南方科技大学第二任校长。陈十一院士主要从事湍流理论与计算流体力学方面的工作 万德成教授担任本次特邀报告的主持人,万老师与陈十一院士进行了深入的学术交流,并为陈院士颁发证书以此留念,聘请陈院士为会议执委会顾问。
分会场报告中,博士生赵旻晟作了题为“螺旋桨在非均匀流场中的空化模拟”的报告,介绍了基于开源CFD平台OpenFOAM中的两相流求解器及Schnerr-Sauer空化模型,对螺旋桨在非均匀流场中的空化与水动力特性进行了数值研究。模拟中采用工况设置中的输入作为非均匀来流模拟以及环形加密的方法降低计算成本,提高数值模拟效率;应用Kunz及Sauer空化模型预测了非定常水动力学特征,对推力系数、桨叶表面压力分布与空化形状等模拟结果进行分析比较,研究了不同空化模型及非均匀流对螺旋桨空化的影响。
硕士生白鹤鸣汇报题目为“基于不同解析尾流模型的海上风电场数值模拟”,介绍了内容为:风能作为一种技术最为成熟的可再生能源在近些年得到了快速发展。由于尾流效应的影响,后排风机会受到前排风机尾流的影响,使得功率输出降低,因此在风机实际安装之前需要使用优化算法对风机布局位置进行设计,通过尾流模型这种近似方法进行功率的快速预估。本工作的目的是研究不同大气边界层入流条件下解析尾流模型的适用性,针对3×4共12台风机的风场,采用均一轮毂及多轮毂两种类型的布置进行计算对比。结果表明原始参数的尾流模型计算效果均不太好,但Bastankhah尾流模型的功率预测趋势最好,因此考虑对该模型进行修正,并着重修正高斯分布标准差随下游距离的变化率。最终计算结果表明,参数修正的Bastankhah尾流模型在功率数值及变化趋势方面均与大气入流十分接近,说明该模型更适合于风场优化问题。
硕士生袁常乐对“不同雷诺数下圆柱流噪声分析”进行了汇报,准确预测和分析水动力噪声,对于提升潜艇、鱼雷、水面舰船等航行体的隐身性能有着极大的意义。本文基于开源CFD计算平台OpenFOAM,采用混合计算方法中的声类比法对水下圆柱体的流噪声进行预报分析。为精细化捕捉声源处流动特性,采用大涡模拟(LES)方法对湍流流动进行模拟。近场噪声通过脉动压力的变换来表达,远场的辐射噪声则通过Curle积分解来获取。文中重点开展了3900、14000、22000三种典型雷诺数下的圆柱辐射噪声求解,对比了近、远场指定测试点处的声压频谱特性,分析了雷诺数对辐射噪声的影响规律,为后续复杂几何潜体的水动力噪声预报提供了理论依据。发现声压峰值所对应的频率均与泄涡频率相同,这是因为流噪声是由泄涡导致的压力脉动引发。不管是近场噪声还是远场噪声,均在雷诺数从3900变化到14000时有明显增加,但是雷诺数大于14000时,声压峰值无明显变化。
硕士生郭涵慧的汇报题目为“加装来流侧分隔板的圆柱绕流三维数值模拟研究”,基于OpenFOAM开源平台,采用基于剪切应力运输的分离涡模拟,即SST-DDES方法,对不可压缩粘性流体的三维圆柱绕流问题进行了数值模拟。在此基础上,对长径比为 π的圆柱加装位于来流侧的刚性分隔板,分隔板流向长度范围为0.5-2.0倍圆柱直径,厚度为0.078倍圆柱直径,在雷诺数 3900情况下,进一步对加装来流侧分隔板的圆柱的三维绕流情况进行数值模拟。由于涡旋结构在刚性分流板两侧沿表面向圆柱前壁移动,改变了圆柱的来流条件及圆柱表面压力的分布,基于数值模拟结果,分析其旋涡脱落周期、升阻力系数、及圆周压力曲线以讨论相比裸圆柱情况,不同长度的来流侧分隔板在该雷诺数下对圆柱绕流流场的影响,结果表明:加装来流侧分隔板后,成对的涡旋结构在刚性分隔板附近被卷起,然后沿着分隔板的表面向圆柱前壁移动,改变了圆柱的来流条件,导致了尾流侧涡旋脱落过程的变化。中等长度的分隔板在本次涉及的多种工况下,是减小阻力和抑制圆柱升力的较好选择。
刘成副教授进行了大会报告,题目为“船海结构物复杂界面流动的精细化模拟”,报告内容介绍了采用自适应网格并行计算方法对自由面物体表面等关键区域进行局部加密,大幅提高了模拟效率的研究进展。模拟中采用低耗散数值格式离散两相流动控制方程,采用几何方法重构两相流界面,采用高阶浸入边界法模拟流-固界面问题。在上述基础上开发了船海界面流动数值模拟求解器。计算结果表明,该求解器能够对简单几何结构物(平板)和复杂几何结构物(潜艇)的兴波、尾流等问题进行高保真、高效率的数值预报。上述方法为建构新一代水动力学高性能数值模拟软件提供了可行的技术途径。
刘成老师的汇报内容新颖,精细流场的模拟效果令人大开眼界,在场师生纷纷拍照记录,踊跃提问。在汇报结束后依然在交流学习。
课题组硕士生白鹤鸣在导师万德成教授悉心指导下撰写的论文《基于不同尾流模型的海上风电场数值模拟》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“第六届全国船舶与海洋工程CFD会议优秀学生论文奖”,充分说明了评选委员会对课题组在大型海上风电场数值模拟,尾流模型功率快速预估领域研究成果的一致认可。
通过本次会议,课题组成员向国内船海工程CFD领域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。
十年来,全国船舶与海洋工程CFD会议的规模与专业水平不断进步发展,现在已经成为行业内公认的具有影响力的交流平台,今后研讨会也会继续关注船海领域最新计算研究方法、实验进展、软件开发与高效应用等方面,同时会坚持问题导向、开放自由等特点开展研讨,让更多的专家学者、青年学者、研究人员共同参与其中,分享研究成果与经验,在交流借鉴学习中,促进船舶与海洋工程CFD学术水平的不断提升。下一次会议将在陕西省西安市进行,由西北工业大学承办,期待明年在古城西安相聚!