我船舶与海洋工程流体力学基本问题研究获进展

黄豆浆

    近日，哈尔滨工程大学船模水池实验室主任郭春雨透露，其团队开展的船舶与海洋工程流体力学基本问题、船舶水动力节能装置机理及流场测量技术、船舶阻流板减阻机理等领域的研究，取得突破。目前，实验室在船舶水动力节能装置机理及流场测量技术研究和船舶阻流板减阻机理研究上的部分研究成果获得突破。

2013年9月，船舶与海洋工程水动力研究的最高学术组织——iitc（国际拖曳水池会议）在第25届会议上成立了精细流场测量研究组，旨在组织世界各国致力于流体力学基础研究的专家、学者对此问题进入深入研究。自此，多个国家该领域的学者和专家开始投入到流体力学基础研究之中。

郭春雨毕业于哈尔滨工程大学，致力于船舶实验流体力学、船舶推进性能与节能领域的研究，曾经多次参加教育部、科技部国家重大科技专项等科研任务，发表论文四十余篇，是我国船舶流体力学基础研究的青年学术骨干。

早在2010年，哈尔滨工程大学船模水池实验室便在郭春雨的带领下开始了对拖曳水池随车粒子图像测速技术系统的测量及船舶与海洋工程流场三维显示技术研究。

郭春雨说，船舶与海洋工程流体力学基础问题已经由传统的力与力矩的宏观获得转变为对精细流场的测量与模拟，各国学者和专家们正试图找出改变物体运动（阻力）的最根本属性，希望获得流体的流动细节，尤其在国际拖曳水池会议成立的精细流场测量研究组的推动和促进之下，该领域的研究在全世界范围内积极展开。

“我们目前的研究主要集中在船舶水动力节能装置机理及流场测量技术研究和船舶阻流板减阻机理研究这两个领域，这些研究是流体力学基础研究的重要组成部分，对这些问题展开研究丰富流体力学基础研究的理论成功，更重要的是推进我国船舶与海洋工程事业的发展。”郭春雨说。

据郭春雨介绍，真实的船舶在航行时流体会在船体艏部某个部位产生流动分离。但在模型试验时，由于模型尺寸小流动不分离，其流场与真实流场不同，故通常在第19站和球鼻艏处加装激流丝、砂条或激流钉消除这个影响，而在船艏部精细流场测量技术的研究正是试图从机理上探讨这一问题。

据悉，船舶水动力节能装置机理及流场测量技术研究时，通过测量艏部流场并和真实流场对比，分析现有激流方式的适用性。同时，节能附体模型尺度小，雷诺数低，附体上层流动分离与实船不同，按常规船模—实船换算方法预报实尺度性能不尽合理。测量船模尾流场，分析船—桨—舵—节能附体之间的干扰，研究预报实尺度性能的换算方法，并比较带与不带节能附体的船模尾流场，研究节能附体节能机理。

除了展开对船舶水动力节能装置机理及流场测量技术的研究，哈尔滨工程大学船模水池实验室还展开了船舶阻流板减阻机理研究，该研究采用粒子图像测速技术，配合其他测量装置，对安装阻流板前后的高速船船模受力和力矩的变化进行比较，对其黏性绕流场的流动细节进行观测，尤其关注阻流板对船体尾部速度矢量在分布形式、幅值大小、矢量方向上所产生的影响。

对于该实验的研究意义，郭春雨说，可以通过本项目所进行的实验研究，配合相应的cfd计算，最终提出预报大尺度物体间水动力干扰的数值方法并进行验证；总结影响阻流板作用效果的主要因素；揭示阻流板诱导升力的定性函数规律。“这对提高我国在国际上该学科研究上的地位有重要意义，并有着推动我国船舶与海洋工程基础流体力学科学的发展的现实意义。”他说。