破解海浪奥秘为船舶安全“加码” 访哈尔滨工程大学教授赵彬彬

赵彬彬(中)在指导学生进行船舶耐波性实验

        黑龙江日报8月15日讯 在哈尔滨工程大学见到赵彬彬时，他正在船模水池实验室指导学生进行船舶耐波性实验。实验室内巨大的水池中，船模正在波浪中航行，这是船舶海上航行的典型缩影。实际海浪蕴藏着巨大的能量，是船舶与海洋装备结构受损与变形破坏的主要因素。在恶劣风浪环境下，对海浪的波面起伏和海面下的速度场进行准确预报，让船舶在风浪等外力作用下仍能保持一定航速安全航行，是赵彬彬研究的方向和内容。

        为船舶安全性“加码”

        2018年7月5日，两艘载有一百多人的游船在普吉岛附近海域突遇特大暴风雨，船只发生倾覆并沉没。2015年12月30日，中海油田服务股份有限公司一个深水钻井平台在北海遭到风浪袭击，事故发生时，比海平面高16米至17米的巨浪打到平台上，居住区域被损坏，造成一人死亡，两人受伤。

        类似的海上事故很多，事故发生的主要原因，就是当时的海况太恶劣，海浪会产生灾害性的影响。赵彬彬所做的工作，就是在恶劣风浪环境下，对海浪的波面起伏和海面下的速度场的准确预报。

        近十年来，赵彬彬所在的课题组自主研发了海浪流场数字化软件和船舶耐波性计算软件。船舶耐波性是指船舶在风浪等外力作用下，产生摇荡运动以及砰击、上浪、失速等现象时仍能保持一定航速安全航行的性能。这两款软件的“诞生”，满足了船舶和海洋工程装备优化设计中对海浪环境输入的需要，可以开展船舶与海洋工程装备水动力数值模拟智能系统研制，满足深水、绿色、安全海洋装备智能化设计的需求，从而提高中国海洋装备工业的市场竞争力，增加经济效益，促进实现海洋装备智能制造。

        摒弃浮华耐住寂寞

        1984年出生的赵彬彬，2010年在哈尔滨工程大学博士毕业后留校工作，2011年和2013年先后在英国南安普顿大学和美国加州大学伯克利分校做访问学者。

        学者每日的生活，是简单的两点一线。赵彬彬的日常生活，除了吃饭睡觉。几乎所有时间都用在了教学和科研上。针对船舶与海洋工程研究的国际热点，赵彬彬与团队负责人“长江学者”特聘教授段文洋教授系统发展了层析波浪理论，将我国的极端海洋环境研究推进到国际前沿，赵彬彬作为项目负责人获得国家自然科学基金面上项目2项，研究南海内波特性、深海畸形波特性、深海不规则海浪特性，为船舶和海洋平台的水动力性能计算提供科学的海洋环境。他作为主要技术骨干参与的国家自然科学基金委重大项目“大型深海结构水动力学理论与流固耦合分析方法”，是国家自然科学基金委在船舶与海洋工程领域设立的第一个重大项目。和段文洋教授完成了著作《层析水波理论一GN波浪模型》，由清华大学出版社出版，是国际上关于GN波浪模型的第一本书。

        2012年，赵彬彬获得哈尔滨市科技创新人才研究专项资金项目资助。2016年，他入选中国科协首届“青年人才托举工程”。在赵彬彬眼中，黑龙江省对科技人才的扶持和支持力度很大，设有黑龙江省政府博士后资助经费、黑龙江省留学回国人员择优资助经费、黑龙江省自然科学基金项目等多个项目，为科技人才进行研究提供了强大后盾。

        数值水池研究的主力军和先锋队

        自2014年起，由哈尔滨工程大学等机构共同组建了中国数值水池创新“国家队”，并集聚国际船海优势资源，研发中国数值水池虚拟试验系统，目前进展顺利，已经完成了船舶耐波性、海洋环境流场等多个虚拟试验系统，预计2019年全部完成。

        赵彬彬说，数值水池是海洋装备水动力学数值模拟智慧系统的简称，利用先进的水动力学理论模型和精细数值算法，系统化编制的高效计算软件，结合先进的计算机和互联网条件，在不同的海洋环境中，进行船舶与海洋结构物流体动力响应过程的虚拟实验，经验证后，满足船舶与海洋工程领域研究、设计及工程应用的要求。

        相比于物理水池试验而言，采用数值方法进行虚拟试验的数值水池成本低、响应快，能实现智能化最优设计以及模拟实尺度船舶和真实海洋。

        在数值水池项目中，赵彬彬和团队一起研发了船舶波浪增阻高效计算产品。船舶能效设计是高技术船舶的热点和挑战，船舶波浪增阻是船舶能效设计的核心技术，赵彬彬和团队开发的产品计算精度得到了法国BV船级社的认证，并在2017年12月底的上海国际海事展上发布，目前在造船界已用于新船型的优化设计。

        “希望我的科研成果能全部应用到造船实践中，让船只面对大自然的无常可以更加安全地航行，制造出绿色环保、节能减排、安全适居的新型现代船舶。”这是赵彬彬的心愿。