近岛礁浮式结构物关键技术研究

本期栏目中,我们推荐中国船舶科学研究中心吴有生院士、大连理工大学宗智教授、湖南大学徐道临教授和江苏科技大学嵇春艳教授团队,在Journal of Hydrodynamics第33卷第1期和第5期(2021)发表的专栏“SPECIAL COLUMN ON THE PROGRESS IN THE VERIFICATION OF KEY TECHNOLOGIES FOR FLOATING STRUCTURES NEAR ISLANDS AND REEFS”。

SPECIAL COLUMN ON THE PROGRESS IN THE VERIFICATION OF KEY TECHNOLOGIES FOR FLOATING STRUCTURES NEAR ISLANDS AND REEFS-FIRST PART (GUEST EDITORS YOU-SHENG WU, JUN DING)
SPECIAL COLUMN ON THE PROGRESS IN THE VERIFICATION OF KEY TECHNOLOGIES FOR FLOATING STRUCTURES NEAR ISLANDS AND REEFS- SECOND PART (GUEST EDITORS YOU-SHENG WU, JUN DING)

设计一个超大型浮体,所依据的环境条件与载荷是影响其使用安全性的最关键的因素。合理地预估在“复杂多变”的波浪环境中“漂泊不定”的浮体结构所承受的载荷,进而评估结构安全状况,几乎是海洋装备科技界面临的“永恒挑战”。设计一座布设于岛礁海域复杂浅海环境中的浮体,进行其所受波浪载荷及结构安全性的评估,面临三个区别于开阔海域中海洋浮体的技术挑战:一是,复杂的海底地形及岛礁绕射效应使波浪的传播演化与开阔深水海域完全不同,必须针对具体的浮体布设地点,掌握在结构尺度范围内随位置而异的波高和浪向的统计特征;二是,超大型浮体运动响应和结构安全性的分析必须考虑浮体变形与水动力作用的耦合效应,而已有的针对开阔海域中各类航行或驻留浮式结构物的三维船舶水弹性力学理论和分析软件,对于来浪时空演化不均匀、水深及海底地形足以影响其受力与响应的近岛礁浮式结构物已不再适用;三是,超大型浮体往往由多个模块经连接器在海上组装,多模块系统引入了诸多涉及动力学响应与安全性的新技术挑战。

针对岛礁海域超大型浮体设计、建造和运行中的关键科学问题,从2013年开始,以中国船舶科学研究中心吴有生院士为首席科学家,联合大连理工大学、上海交通大学、湖南大学、江苏科技大学、大连船舶重工集团等十余个单位产学研深度融合和协同攻关,通过973计划项目“海洋超大型浮体复杂环境响应与结构安全性”(2013CB036100)解决了大型海上浮式结构物布设于岛礁海域所面临的不同于开阔海域的波浪荷载、动静力学等重大科学问题,并在工业和信息化部 “浮式保障平台工程”([2012]533 、[2016]22)项目中解决了近岛礁浮式结构物工程化应用所面临的一系列关键技术。

项目团队形成了岛礁海域复杂浅海地理环境中超大型浮体波激响应与结构安全性分析的相关理论和系列化分析、试验方法。为验证相关理论方法与预测模型,在多个波浪水池中开展了模拟岛礁海域地理环境的多模块浮体模型试验;并设计建造了一座双模块“科学试验平台” (“Scientific Research & Demonstration Platform, SRDP” ),于2019年8月,布放在中国南海某岛礁附近,进行长周期海上试验考核,为验证岛礁海域多模块浮体相关理论与设计方法提供了前所未有的丰富数据。本专栏收集了上述关于岛礁波浪时空分布不均匀性的演化机理、近岛礁浮式结构物水弹性力学、系泊系统、多模块柔性连接及浮式防波堤系统等方面的最新研究进展。

图1 南海科学试验平台
 
图2 水弹性响应对比结果
 
图3 连接器测点部位布置
 
图4 浮式防波堤

 

作者简介

吴有生,中国工程院院士,中国船舶科学研究中心名誉所长,深海技术科学太湖实验室主任,《Journal of Hydrodynamics》主编。长期投身于船舶水动力学与结构力学交叉领域研究,作为船舶与海洋工程装备领域的领军人物,吴有生院士始终心系南海的发展,融合国内优势力量形成国家队,在南海新型海洋装备技术领域取得显著成绩。先后获全国科技大会奖、军队科技进步一等奖、国防科技成果二等奖与部级科技成果二等奖等多项奖励,先后在国内外发表学术论文200余篇,主持与参加编写著作5部,培养博士、硕士研究生40余名。

宗智,大连理工大学教授。长期从事非线性波浪理论、高性能船舶、涡激振动、水下爆炸、船舶冰水动力学的研究。获省部级奖励七次,先后在国内外发表学术论文300余篇,攥写专著6部,获得授权发明专利20余项,主持设计两艘大型船舶。培养博士、硕士研究生100余名。担任《Journal of Applied Mathematics and Statistical Applications》、《Journal of Hydrodynamics》等国内外多个学术杂志的编委。

 

徐道临,教授,博士生导师,湖南大学深海装备技术研究中心主任,国家舰船维修技术专家组成员,自然科学基金委数理学部会评专家,国家科技部“十二五”863项目深海采矿扬矿系统海试专家组组长。目前主要研究方向为海洋工程相关的理论与关键技术。近5年,主持过国家863和973计划项目、自然科学基金、工信部高技术船舶项目、国防预研等项目。主要研究内容包括多模块海上浮动平台动力学响应及载荷特性、结构稳定性分析、浮式保障平台连接器设计技术、多模块浮动平台构型研究等。主要学术成果发表论文200余篇,SCI论文100余篇,引用2200余次,发明专利20余项,在舰船减振降噪领域撰写专著一部,一篇论文获国际IEEE大会最佳论文奖。

嵇春艳,国家杰出青年科学基金获得者,江苏科技大学副校长。长期从事船舶与海洋工程结构水动力及安全性评估方面的研究工作,在浮式防浪消波机理与技术研究方面取得了显著的创新成果,主持研制了我国南海首个浮式防波堤工程样机,并提出了新的消波方法。先后获江苏省和教育部科技进步一等奖各1项;发表SCI检索论文50余篇;授权发明专利20余项;出版学术专著2部;担任国际船舶与海洋结构大会委员等学术兼职。

CONTENTS OF CHINESE JOURNAL OF HYDRODYNAMICS Vol.36 No.6 2021

CONTENTS

Hydroelectric responses of floating structures in complicated wave environment near islands and reefs
WU You-sheng, DING Jun, ZONG Zhi, et al. (751)
Vortex field analysis of three-dimensional bubble coalescence process based on multiphase LBM and Liutex methods
CHENG Peng-xin, ZHANG Jin-song, HUANG Xiao-li, et al. (765)
Numerical simulations of trimaran motion in regular waves with different outrigger layouts
LIU Jian-yu, DUAN Wen-yang, LIAO Kang-ping (772)
Research on process of underwater vertical launch by numerical simulation
LI Zhuo-yue, DU Peng, WANG Chao, et al. (781)
Study on dynamics characteristics of splash sheet generated by laser-induced cavitation bubble
WANG Guang-hang, WANG Ao, WANG Jing-zhu, et al. (788)
Numerical and experimental study of air-entrainment for jet impinging
ZHANG Wei, CHEN Xiao-ming, WANG Zong-long, et al. (793)
Laboratory study of iceberg melting under distinct flow velocity
BI Han-wen, LI Yi-guo, LUO Hao-heng, et al. (798)
Hydroelastic response of air cushion load on ice sheet with crack
Zeng Ling-dong, NI Bao-yu, XIONG Hang, et al. (804)
Numerical investigation of higher-order hydrodynamic loads on offshore wind turbine foundation
DENG Si-jia, NING De-zhi, LIN Lin, et al. (811)
Numerical study on hydro-aerodynamic characteristics of ultra-high-speed aerodynamically alleviated marine vehicle
JI Shi-jun, NI Qi-jun, SHI Ya-jun, et al. (817)
Effect of gravity on mix of underwater two-phase gas-liquid jet in cross flow
WEN Ming-jin, LIU Yuan-qing, LIU Yun-qiao, et al. (824)
Analysis of internal flow characteristics during runaway transition of inline pump turbine as turbine
ZHANG Chen-ying, PEI Ji, YUAN Shou-qi, et al. (830)
Numerical analysis of influence of liquid velocity on characteristics of vertical pipe transportation by MPS-DEM method
PAN Xuan-jing, XIE Feng-ze, WAN De-cheng (835)

人工智能技术在流体力学中的应用研讨会2021圆满落幕

昆明分会场

上海分会场

2021年12月4日至5日召开了人工智能技术在流体力学中的应用研讨会暨喷水推进技术研讨会。此次会议由水动力学研究与进展编委会、上海交通大学、中国科学院力学研究所、昆明理工大学冶金节能减排教育部工程研究中心和喷水推进技术重点实验室共同主办,鉴于疫情原因,采用线下两地(昆明、上海)+线上形式。会议邀请了包括共同主办单位以及浙江大学、中国科技大学、西安交通大学、西北工业大学、维多利亚大学(加拿大)及武汉理工大学等单位二十位专家做精彩报告。

近年来,随着人工智能的迅猛发展,利用人工智能的相关技术开展流体力学的研究,并应用于解决许多实际流动问题,日益成为继理论、实验及数值模拟后,开展流体力学问题研究的第四范式。而船舶行业涉及众多基础学科,尤其在流体力学、智能控制等方向联系紧密,同时喷水推进技术以其众多的优势引起船舶行业的广泛关注。为此特组织此次会议以促进人工智能技术和喷水推进技术的交流和发展。

为应对疫情,需要控制线下两地参会人员人数,故线下参会人员以报告人及相关领域的专家为主。昆明线下参会人员25人,上海线下参会人员40余人,而线上参会人数超过600人,同时在线人数最多可达300人。

会议结束之际,在昆明组织了一场论坛,专家们畅谈人工智能技术在流体力学中应用的未来,提出了以下发展方向:(1)人工智能与物理机理深度融合;(2)发展可以利用小数据实现机器学习的方法;(3)充分利用人工智能技术的优势,促进人工智能在工业领域更广范围内的应用;(4)关注无量纲参数、相似律等特征参数,增强人工智能技术的泛化能力。同时与会专家表示此次会议相当成功,有效地促进了人工智能及喷水推进技术的交流和发展,而多地线下+线上的会议模式也使得在疫情肆虐的形势下会议收效和影响力令人满意。今后这样的会议有必要定期召开,以促进人工智能在流体力学中的应用与发展。

 

CONTENTS OF CHINESE JOURNAL OF HYDRODYNAMICS Vol.36 No.5 2021

Contents

Research on hydrodynamic characteristics of dolphin kick based on rigid body motion
YANG Jin, LI Tian-zeng, CHEN Zhi-ya, et al. (603)
Numerical simulations of flow-induced vibrations of polygonal prism with different angles of attack
WEI Yu-han, JI Chun-ning, CHEN Wei-lin (613)
Application of the machine learning method based on Gaussian process regression to the numerical study of flow- induced vibration of cylinder
WEI Yu-han, JI Chun-ning (622)
Effects of runner flow guide vanes on cavitation performance of Francis turbine and pressure pulsation at runner outlet
LIANG Wu-ke, LIU Yun-qi, WU Zi-juan, et al. (631)
Effect of sparse solid particles concentration on the performance and erosion of centrifugal pump
ZHAO Rui-jie, LI Jing, ZHAO You-long, et al. (640)
Experimental study on dynamic characteristics of sediment suspension at saline wedge interface in muddy water environment
YIN Xiao-ling, YANG Bang-jian, LU Chen, et al. (648)
Discrete element analysis of ice jam formation and evolution on leading edge of the ice cover
ZHAI Bi-yao, ZHANG Bao-sen, LIU Lu, et al. (657)
Study on numerical simulation of hydrodynamic characteristics of portable drifting observation platform
CHEN Zuo-chen, WANG Bin, ZHANG Jin-feng (668)
Numerical analysis of rudder force and fluctuating pressure for hull-propeller-rudder system in restricted water
 JI Nan, YANG Chun, QIAN Zhi-peng, et al. (677)
Analysis on the mechanical characteristics of a horizontal well string under internal and external fluids
ZHOU Lan, CHEN Wen-kang, SUN Qiao-lei, et al. (686)
Numerical study on suppressing tip leakage vortex and cavitation for hydrofoil with tip clearance by using double curved hole
WANG Fei, ZHANG De-sheng, HUANG Ya-dong (697)
Research on the cross-scale particle-fluid two phase coupling model based on Semi-resolved CFD-DEM
DING Wang, XUE Lei-ping (705)
Simulation of flow noise caused by relative motion of sphere and medium
LI Song, LI Xue-zhi, CHEN Guang-zhi, et al. (717)
Sediment wear of hydraulic turbine moving guide vane at Yingxiuwan hydropower station
ZHAO Xiao-yi, LIU Xiao-bing, CHEN Jia-rui, et al. (728)
Numerical simulation for impact force characteristics of droplet impacting on plane covered with liquid film
WANG Wen-lei, WANG Shun, GUO Jia-hong (735)
Cavity Characteristics of aerator devices at the beginning of dragon-drop-tail section
He Jia, Wu Jian-hua1, Xu Jian-rong, et al. (743)

《水动力学研究与进展》和“Journal of Hydrodynamics”执行编委和副主编2021年度第三次会议纪要

 

《水动力学研究与进展》和“Journal of Hydrodynamics”(JHD)执行编委和副主编2021年度第三次会议于20211017日(星期日)下午在中国船舶科学研究中心(702所)上海分部105会议室和腾讯网络会议室同时召开。受新冠疫情影响,本次现场会议参与人员仅限于长三角地区的编委,方便与会者当天来回;同时开通在线会议,方便外地编委通过网络参加。

线下参加会议的有:主任委员吴有生;副主任委员刘桦;顾问编委董世汤、缪国平;执行主编周连第;执行副主编马峥;英文刊副主编刘桦、万德成;中文刊副主编陈红勋、鲁传敬、王道增;执行编委范佘明、刘宇陆、谢锡麟、邹早建,有十余位执行编委线上参会,编委王义乾以及编辑部工作人员列席了会议。

吴有生院士主持了会议。执行副主编马峥研究员做了工作汇报。会议主要内容包括:

一)水动力学研讨会及相关介绍

二)热点研究方向交流介绍

三)期刊情况汇报

四)发展事宜讨论

一)、水动力学研讨会及相关介绍

1)第十六届全国水动力学学术会议暨第三十二届全国水动力学研讨会并第八届海峡两岸水动力学研讨会计划在2021年10月29~10月31日江苏无锡举办。会议的承办方是:中国船舶科学研究中心,筹备工作基本完成。会议报到处在君来世尊酒店,由于宾馆房间有限,代表将在君来世尊酒店及太湖新泽假日酒店分开入住,所有会场在中国船舶科学研究中心的太湖实验室大楼内。目前报名人数在350左右,报告在150篇左右(包括9篇大会报告、8篇台湾代表报告及8篇分会场主题报告)。设立一个主会场和8个分会场,分会场包括海峡两岸专场。由于疫情原因相关数据可能会变动,同时台湾方无法到达现场,故在主会场及海峡两岸专场采用线上线下结合方式,其他会场是线下交流方式。

2)10月29日下午报到,晚上召开九届二次编委会。换届两年来,期刊有了长足的进步,同时有14名年轻的才俊加入编委会,为编委会增添巨大活力,这些年轻的编委充满热情,愿意为期刊贡献自己的力量。为了让新编委更加了解本刊的业绩和发展状况,让其能够发挥更大的作用,同时为了增强编委会的凝聚力,在本次研讨会报到日晚召开本届编委会的第二次会议。

3)10月30日上午的开幕式将颁发2021年度周培源水动力学奖,周培源水动力学奖经两轮投票的最终结果为:一等奖  槐文信,二等奖  邵雪明,青年奖  王一伟和丁军,结果已上报基金会并获批。同时还要颁发JHD高被引论文奖,王国玉、张阿漫、张宇宁、黄彪因论文在2020年他引次数超过10次获奖。10月31日下午的闭幕式将颁发全国水动力学研讨会学生优秀论文奖,由于今年的申奖的人数达到95人,说明该奖的影响力和认可度,此次获奖名额最多可以达到12人。

二)热点研究方向交流介绍

1)涡的理论基础与应用研究研讨会。2021年7月24日,苏州大学和水动力学研究与进展编委会共同主办的“涡的理论基础与应用研究研讨会”在苏州大学举办。其中刘超群教授及吴介之教授做主旨报告,邀请报告共计10篇,交流报告16篇,会议以线上和线下结合方式,参会人数线上和线下都在70人左右。

2)人工智能技术在流体力学中的应用研讨会。由水动力学研究与进展编委会、上海交通大学、喷水推进重点实验室和昆明理工大学共同主办的组织的“人工智能技术在流体力学中的应用研讨会”原定于2021年 8月14日在昆明召开,因疫情原因而延后,预计12月5日举办。

3)第三届空泡流动研究进展与发展方向研讨会。为进一步加强我国空泡水动力学研究领域的学术交流,凝聚力量共同推动该领域的创新研究,中船第七〇二研究所、上海交通大学、浙江大学和中船第七〇八研究所共同发起了全国性的“空泡流动研究进展与发展方向研讨会”,第一届于2019年11月2日在七〇二所上海分部召开,第二届于2020年11月15日在浙江大学召开,2021年10月17日在北京理工大学召开第三届空泡流动研究进展与发展方向研讨会。JHD将收录优秀论文组成专栏。

三)期刊情况汇报

1)JHD2021年邀稿情况

一篇Feature article:

  • New fluid kinematics 

      Chaoqun Liu

二篇Review article:

  • A review of cavitation in tip-leakage flow and its control

      Huai-yu Cheng, Bin Ji, Xin-ping Long, Wen-xin Huai, Mohamed Farhat

  • Flow dynamics and sediment transport in vegetated rivers: A review

      Wen-xin Huai, Shuolin Li, Gabriel G. Katul, Meng-yang Liu, Zhong-hua Yang

二个Special Coloum:

  • 吴有生:SPECIAL COLUMN ON THE PROGRESS IN THE VERIFICATION OF KEY TECHNOLOGIES FOR FLOATING STRUCTURES NEAR ISLANDS AND REEFS (I) (II)
  • 万德成:SPECIAL COLUMN ON THE 4TH CMHL SYMPOSIUM 2021 (I) (II)

2)网站改版初步完成,升级内容:

  • 内容分类不变,布局和结构调整,符合主流网站风格。
  • 自适应,适合手机浏览。
  • 增加用户注册和登录系统,今后各类学术会议的报名可在网站上进行。
  • 会议宣传和邀请函手机小程序。
  • 后台系统升级。

3)积极参加期刊会议和培训

  • 参加上海市科技期刊学会组织的科技期刊编辑业务培训(线上,2021.9.14~2021.9.16)
  • 参加第十八届长三角科技期刊发展论坛(上海,2021.9.22~2021.9.24)

四)发展事宜讨论

1)JHD2021年引用情况分析与讨论

卓越行动计划的目标,2021年影响因子的目标为2.8,总被引频次达到3319,国际力学类排名提升到55以内。考虑到全世界期刊影响因子年年普遍上涨的趋势,如果要稳固维持在62名,影响因子达到3.1左右;如果要实现卓越行动计划指标的55名,影响因子需达到3.37。2019和2020两年的发文量为230篇,为此影响因子2.8、3.1、3.37对应的引用数为644、713及775。根据Web of Science 报告,截止到9月30日引用为458次,换算为全年引用数为611,对应的影响因子仅为2.655,要达到775目标,今后每月需要引用数达到106次,任务艰巨。为此希望诸位编委在2021年剩下的3个月内,将最优秀的成果投JHD发表提高期刊学术水平,在其他SCI期刊发表的论文尽量引用和推广JHD2019,2020年发表的论文以提高2021年期刊影响因子,同时也尽量引用2019年前JHD发表的论文以提高期刊总被引频次。

2)关于挖掘热点研究方向及提高期刊影响力研讨

目前JHD关注的热点研究方向:涡与湍流;空泡与空化;人工智能及涡激振动

经讨论认为今后值得关注的研究方向有:流动噪声与控制;水力方面可以关注洪灾及植被方向;空泡流动可以关注深海油气开采中的高含气流动、海洋环境中的气泡流动及界面诱导的气泡流动。

3)刘桦教授介绍了关于ICHD举办的设想:初步的想法是本届ICHD放在中国在2022年召开,具体地点在无锡中国船舶科学研究中心。下一届如果疫情结束考虑继续在罗马举办。