2025年7月21-25日,第21届工程与科学中的介观方法国际会议(The 21st International Conference for Mesoscopic Methods in Engineering and Science, ICMMES’2025)在武汉召开。本次会议由武汉理工大学承办,华中科技大学和宁波东方理工大学共同协办。来自英国、德国、法国、瑞士、希腊、中国等国家和地区的高校和科研院所近200位专家和青年学者参加了本次国际会议。工程与科学中的介观方法国际会议致力于为相关学者搭建交流平台,为介观领域不断培养优秀的年轻科学家,推动介观方法的研究与应用发展,是该领域知名的国际会议,每年举办一次。目前在世界各地已举办了20次会议,其中第2届(2005)、第6届(2009)、第9届(2012)、第12届(2015)、第19届(2023)分别在香港、台湾、广州、北京、成都举行。
长江学者特聘教授、上海交大船海计算水动力学研究中心(CMHL)主任万德成教授,应会议组委会邀请在会上做了大会报告(Plenary Lecture)。英国牛津大学、著名计算流体力学专家Paul Dellar教授主持了万德成教授的大会报告。万德成教授大会报告题目是“Bond-Based Peridynamics Model for Polar Vessels Ice-Breaking Process”,主要介绍了上海交大CMHL研究中心团队过去几年,针对船舶垂直破冰和航行破冰问题,开展键基近场动力学(Bond-Based Peridynamics, BBPD)方法研究以及进行整冰破冰过程数值仿真研究所做的工作。
报告首先对船舶垂直破冰和航行破冰问题及其特征进行了介绍,特别是介绍了整冰破冰过程数值模拟方法研究的困难和挑战。船舶在垂直破冰和航行破冰过程中会遭遇不同冰载荷,对船舶结构和航行安全有重要影响。开发有效的数值模拟技术,可以帮助研究者深入理解船舶垂直破冰和航行破冰过程承受冰载荷的机理,为破冰船舶的设计提供理论支撑。
万德成教授详细介绍了键基近场动力学(Bond-Based Peridynamics, BBPD)方法以及在整冰破冰过程中的具体应用。报告以清晰的线索,介绍了近场动力学(Peridynamics)方法是一种非局部连续介质力学理论,用于解决传统力学方法在材料断裂、损伤等不连续问题中的局限性,其核心思想是通过积分方程描述物质点间的长程相互作用,突破了传统微分方程对连续性的依赖。进一步介绍了BBPD采用无网格离散策略,以及采用键基模型(Bond-Based)的离散方法,通过质点间键的断裂模拟冰损伤过程。BBPD无需预设裂纹路径,可统一处理连续/非连续问题,对大变形和复杂几何适应性强。但BBPD计算成本高,邻域交互导致超高复杂度,为此通过采用CLL邻域搜索和并行计算优化等技术,形成了工程可用的BBPD算法和计算程序,实现整冰破冰过程的数值仿真。在报告中,万德成教授分享了该技术在实际应用中的成功案例,包括冰球与平板相互碰撞、冰柱压载断裂、水下航行器上浮破冰过程、船舶在整冰区域航行破冰过程的数值仿真。同时,对键基近场动力学方法与降阶建模、机器学习加速算法等结合,以提升工程适用性等方面研究还提出了展望。
万德成教授大会报告的演讲内容详实,思路清晰,深入浅出,生动精彩,有很强的实用性,也有很好的启发性,为未来研究提供了新的方向和思路,受到了大家的热烈欢迎和高度肯定。在报告之后,很多学者还与万德成教授,就键基近场动力学方法及其在整冰破冰过程的数值仿真应用等关键技术细节,进行了热烈讨论和交流。
在报告交流结束后,大会报告主持人、英国牛津大学Paul Dellar教授给万德成教授颁发了做大会报告的证书。