李志富,工學博士,畢業于哈爾濱工程大學。2016年9月進入江蘇科技大學船舶與海洋工程學院工作。主要從事冰區船舶與海洋工程裝備水動力學、艦船與海洋工程總體性能等方面的研究工作,擔任2門專業主干課程《船舶流體力學》和《船舶操縱性與耐波性》的教學工作,同時為國家自然科學基金評審專家,以及流體力學著名期刊《Physics of Fluids》等多個國際SCI雜志的同行評議學者。目前,承擔國家自然科學基金項目1項,作為課題主要技術負責人參與完成國家基金項目、海軍裝備預先研究項目、工信部高技術船舶科研項目等多項,以第一作者身份在國際流體力學領域公認的頂級期刊《Journal of Fluid Mechanics》和著名期刊《Physics of Fluids》等共錄用發表SCI、EI論文20余篇,其中SCI論文10余篇,同時以第一申請人身份授權受理發明專利多項。
近日,在國家自然科學基金和英國勞氏教育基金的支持下,江蘇科技大學吳國雄教授帶領的研究小組,圍繞冰區船舶與海洋工程水動力學基礎理論,取得多項重要研究進展,并在流體力學領域國際知名期刊發表系列研究成果,包括首次揭示了彎曲重力波布拉格共振對斷裂冰層帶海洋結構物水動力特性的影響規律、開發了大尺度冰區航道內浮體水動力的快速近似計算方法等,為我國船海裝備研發提供了重要的理論支撐,也為勘探資源打開一扇天窗。該研究小組成員、船舶與海洋工程學院李志富接受記者專訪時表示,我國北極科學研究尚處于初步階段,針對北極特殊條件下的應用技術研究幾乎接近空白。學校的研究成果顛覆了以往學者們普遍認為在非連續冰區脈動源擾動流場不存在顯示積分解的觀點。不僅改變了國際上人們對這一現象認知的偏差,而且找到了導致這一現象的原因,對我國船舶研究設計院所在船海裝備研發設計方面具有重要的指導意義。
儲備技術實力 為船海裝備研發提供理論支撐
吳國雄教授從2016年開始,帶領研究小組并聯合國際團隊,圍繞冰區船舶與海洋工程水動力,從基礎理論著手展開研究,解決船舶及海洋平臺等工程裝備在冰區服役時的載荷及運動狀態。
“在傳統水動力學研究中,一般認為船舶與海洋工程結構物服役水域為無限開敞的自由表面。但是,北極的自然環境不同,北極盡管海冰已經開始融化,但是依然有冰存在。特別是處在冰區航道內的船舶,其自身所受水動力載荷隨頻率變化呈現出一系列極值。類似的水動力載荷振蕩特性,對處在冰間湖內的浮式平臺也有發現?!崩钪靖槐硎荆敻◇w擾動流場產生的波浪傳播至冰層邊緣時,部分波浪能量會被反射,從而再次作用于浮體本身,如此反復,形成類似于完全封閉水域的波浪共振,進而誘導產生大幅水動力載荷,對冰區船舶與海洋工程裝備的安全性構成極大威脅。經過大量研究發現,與開敞水域中波物作用不同,不論是冰區航道的船舶以及冰間湖內的浮式平臺,還是斷裂冰層帶覆蓋流場中的浸沒結構物,其所受水動力載荷隨頻率均表現出振蕩變化特性,在波浪入射場中更容易發生大幅共振運動。同時,科研團隊首次揭示了彎曲重力波布拉格共振對斷裂冰層帶海洋結構物水動力特性的影響規律,即:在stopping band內,物體的水動力特性基本不隨兩側斷裂冰層數目發生變化,而在stopping band外,隨著兩側斷裂冰層數目的增加,物體的水動力將隨頻率變化震蕩更加劇烈。
李志富告訴記者,研究小組以北極航道和資源開發應用為研究背景,經過大量基礎理論和工程應用研究,該研發團隊在冰區波浪環境特征、冰區航道內船舶水動力性能、浮式平臺與海冰耦合運動分析、冰區水下航行器流體性能評估方法四個主要研究方向中取得了豐富的科研成果,團隊共計在流體力學領域公認的頂級期刊《Journal of Fluid Mechanics》等發表SCI論文10余篇,在冰水池造波機構、運動測量機構、破冰船等方面受理、授權發明專利多項。
加大產學研用合作 搶占新興市場先機
“我們的研究不僅改變了國際上以往學者們普遍認為在非連續冰區脈動源擾動流場不存在顯示積分解的觀點認知的偏差,而且找到了導致這一現象的原因,同時開發了多套冰區流場水動力數值分析方法,如:冰區航道、冰間湖、斷裂冰層帶等,對船舶研究設計院所在船海裝備研發設計方面具有重要的指導意義?!崩钪靖徽f,學校以該學科方向學術成果為依托,以“Polar Hydrodynamics: wave/ice/body interactions”為主題,在國內外多所涉海高校進行了學術宣傳報告,引起了大家的廣泛關注。
如今,雖然我國研究個別領域有部分研究成果達到了較高水平,但尚未形成穩定的前沿研究團隊。而且,很多核心裝備還是依賴國外進口。極開發與挺進是一個系統的戰略工程,涉及進入、探測、運輸、冰區管理、平臺供應和應急救援等多項問題,需要攻克更多更重要的關鍵技術問題,業內相關人士就提出要在實現“進得去、待得住、管得了?!?李志富也常常思考這樣一個問題,國外的船海裝備為何設計成這樣,又如何知道在環境下確定船舶能夠安全航行?分析其根源在于對于核心技術的掌控。
李志富表示,華為事件就充分說明了掌握核心技術的重要性。船舶行業也存在同樣的問題,開發新興市場,需要摒棄以往船舶工業僅停留在建造階段的老路,加大高附加值等核心技術裝備的研制。未來,一旦資源徹底對外敞開,我國的商船要經過北極航道,或者進入水域進行商業運輸以及科學考察、資源開發和漁業捕撈等活動,必先發展適應我國的船舶裝備。而且,搶占資源開采先機,離不開核心技術及設計能力的支撐,江蘇科技大學將在這一領域堅守“船舶”特色,為我國挺進新興市場盡提供相應的基礎理論支撐。
隨著北極考察活動不斷成為人們關注的焦點,越來越多的國家加入探險之路。從基礎科研的角度來說,目前我國尚缺乏相應的大型冰水池,以及相配套的冰載荷和流體載荷計算分析軟件。此前,BV、DNV-GL、ABS等船級社已經研發出了浮體在開敞水域中的載荷和運動數值預報軟件,但是尚缺少浮體在冰區水動力性能分析功能。江蘇科技大學快人一步,在取得的系列理論研究成果基礎上,率先開發出了浮體在冰區水動力載荷及運動數值預報軟件。不過,當前面臨的最大問題就是如何將這一研究成果盡早推廣應用。
“產學研重要的一個因素就是要搶占先機,如果我們的研究成果是第一,但沒有第一時間得到應用,就會失去先機?!崩钪靖槐硎?,希望政府及相關企業能攜手推進科研成果轉化,使研究成果早日得到應用。