從經(jīng)驗(yàn)性技術(shù)走進(jìn)科學(xué)性技術(shù)時(shí)代——海洋工程基礎(chǔ)研究青年科學(xué)家論壇介紹

李萬紅，張阿漫，寧德志，秦洪德，

(1.國家自然科學(xué)基金委員會，北京 100085;2.哈爾濱工程大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150001;3.大連理工大學(xué)，遼寧大連 116024)

國家“十二五”規(guī)劃綱要中明確提出“推進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展，積極發(fā)展海洋資源開發(fā)產(chǎn)業(yè)……提高科技水平，增強(qiáng)海洋開發(fā)能力”。黨的十八大報(bào)告再一次明確提出:提高海洋資源開發(fā)能力，發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境，堅(jiān)決維護(hù)國家海洋權(quán)益，建設(shè)海洋強(qiáng)國。實(shí)施這一國家戰(zhàn)略，加強(qiáng)海洋工程基礎(chǔ)研究和青年人才培養(yǎng)已成為當(dāng)前迫切需要解決的問題。在國家自然科學(xué)基金“十二五”發(fā)展規(guī)劃中，“海洋工程基礎(chǔ)理論與前沿技術(shù)”被列為發(fā)展任務(wù)與專題部署中的重點(diǎn)領(lǐng)域。2008年，國家自然科學(xué)基金申請代碼增加了“E0910海洋工程”，將學(xué)科名稱變更為“水利科學(xué)與海洋工程學(xué)科”。從此，海洋工程領(lǐng)域資助項(xiàng)目逐年增加，2008年面上項(xiàng)目批準(zhǔn)資助12項(xiàng)，青年科學(xué)基金項(xiàng)目批準(zhǔn)資助7項(xiàng);到2013年，面上項(xiàng)目批準(zhǔn)資助50項(xiàng)(申請259項(xiàng));青年科學(xué)基金項(xiàng)目批準(zhǔn)資助59項(xiàng)(申請220項(xiàng))。近5年來(2009～2013年)國家自然科學(xué)基金資助海洋工程領(lǐng)域的重點(diǎn)項(xiàng)目7項(xiàng)、重大國際合作項(xiàng)目2項(xiàng)、優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目2項(xiàng)、創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目1個(gè)。為了進(jìn)一步明確研究方向、理清研究思路，挖掘青年科研人才，國家自然科學(xué)基金委員會工程與材料科學(xué)部于2013年8月22～23日在哈爾濱召開了“海洋工程基礎(chǔ)研究青年科學(xué)家論壇”，論壇由哈爾濱工程大學(xué)、大連理工大學(xué)和深海工程與高技術(shù)船舶協(xié)同創(chuàng)新中心共同承辦。

中國海洋大學(xué)副校長李華軍教授擔(dān)任會議主席。會議報(bào)告內(nèi)容為基礎(chǔ)研究前沿的科學(xué)問題、創(chuàng)新的或特色的研究思路與研究方法，報(bào)告人為國家自然科學(xué)基金近5年資助的青年基金和重要項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人。會議報(bào)告分為大會報(bào)告、大會報(bào)告人論壇和分會報(bào)告三種形式。開幕式由李華軍教授主持，國家自然科學(xué)基金委員會水利科學(xué)與海洋工程學(xué)科主任李萬紅研究員和哈爾濱工程大學(xué)副校長夏桂華教授致辭。出席會議的嘉賓有武漢理工大學(xué)副校長嚴(yán)新平教授、上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院院長楊建民教授、哈爾濱工程大學(xué)船舶工程學(xué)院院長韓端峰教授等。大連理工大學(xué)滕斌教授、上海交通大學(xué)廖世俊教授主持大會報(bào)告，共邀請國家自然科學(xué)基金海洋工程領(lǐng)域11位重要項(xiàng)目負(fù)責(zé)人(包括創(chuàng)新群體項(xiàng)目、杰青項(xiàng)目、重點(diǎn)項(xiàng)目、重大國際合作項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人)作大會報(bào)告，內(nèi)容涵蓋了海洋工程、海洋技術(shù)、船舶工程與系統(tǒng)、海洋能源利用和國防建設(shè)等工程領(lǐng)域。大會報(bào)告人論壇由姚熊亮、李華軍、楊建民共同主持，主要討論國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目立項(xiàng)建議的重大科學(xué)問題和工作分工。哈爾濱工程大學(xué)張阿漫教授、大連理工大學(xué)寧德志副教授擔(dān)任會議秘書長，并主持閉幕式。大連理工大學(xué)鄒麗副教授、清華大學(xué)牛小靜副教授、上海交通大學(xué)李志敏副教授、中國海洋大學(xué)劉福順副教授、西北工業(yè)大學(xué)高劍副教授、哈爾濱工程大學(xué)李曄教授、中國海洋大學(xué)王樹青教授、海軍工程大學(xué)大學(xué)樓京俊教授等16位青年學(xué)者擔(dān)任分會報(bào)告的主持人。來自全國各地的近260名青年科學(xué)家及青年學(xué)者參加了會議。

分會報(bào)告設(shè)置四個(gè)分會場，議題分別為:船舶與海洋工程水動(dòng)力學(xué);船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)力學(xué);潛水器技術(shù)與船舶優(yōu)化設(shè)計(jì);振動(dòng)與控制技術(shù)。2008～2013年獲批國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目負(fù)責(zé)人分別在四個(gè)分會場作報(bào)告。經(jīng)過兩天緊張而熱烈的研討，分會報(bào)告會場凝練出未來五年海洋工程的前沿科學(xué)問題和五個(gè)重點(diǎn)研究方向。大會報(bào)告人論壇上，廣泛討論了海洋工程研究相關(guān)的重大科學(xué)問題，歸納成為四個(gè)研究領(lǐng)域的科學(xué)問題，并討論了重大項(xiàng)目立項(xiàng)建議的下一步工作安排。

1 波浪非線性特性及其與海洋工程結(jié)構(gòu)作用分析

波浪與結(jié)構(gòu)物的相互作用是海洋工程領(lǐng)域長期關(guān)注的問題［1-7］，特別是隨著深水海域內(nèi)作業(yè)活動(dòng)的增加，海洋環(huán)境條件惡劣，波浪非線性增強(qiáng)，誘發(fā)嚴(yán)重工程災(zāi)害的可能性增大。水波問題的難點(diǎn)是水體與大氣交界面的未知性及邊界條件的非線性，由此產(chǎn)生了波浪形態(tài)的復(fù)雜性、波浪組成成分的多樣性，造成理論分析和計(jì)算模擬的困難［8-9］。而對于波浪與海上工程結(jié)構(gòu)和裝備的相互作用問題，還涉及到結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力特性和幾何形狀，由此產(chǎn)生更為復(fù)雜的力學(xué)問題［10-12］。如對于波浪與深海系泊平臺的作用問題，海洋平臺系統(tǒng)由上部平臺與系泊纜索構(gòu)成，該系統(tǒng)在水平方向上具有較低的固有頻率，而在垂向上有較高的頻率，由于線性和非線性不同頻率波浪作用力的激勵(lì)，引起平臺系統(tǒng)產(chǎn)生大幅度多頻率的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，造成纜索和立管的大幅度變形和運(yùn)動(dòng)，極易造成立管、錨鏈等的斷裂，甚至是平臺的整體傾覆。對于這些問題，傳統(tǒng)的小幅度假設(shè)下的攝動(dòng)展開方法已不再合理，需要在分析理論和計(jì)算方法上加以發(fā)展。

由國家自然科學(xué)基金資助，國內(nèi)青年學(xué)者在該領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的研究。如馬山的“深水浮體與纜索耦合動(dòng)力響應(yīng)高效求解方法研究”項(xiàng)目［13］，針對浮體在風(fēng)、浪、流環(huán)境中非線性動(dòng)力響應(yīng)，開展了系泊線靜力和動(dòng)力響應(yīng)穩(wěn)定求解算法研究;鄒麗的“非線性水波的同倫分析研究”項(xiàng)目［14］，針對具有強(qiáng)非線性的畸形波問題應(yīng)用同倫分析方法進(jìn)行研究;劉利琴的“深海Spar平臺主體-月池流體耦合非線性運(yùn)動(dòng)研究”項(xiàng)目［15］，針對平臺主體垂蕩-縱搖耦合的非線性參數(shù)激勵(lì)運(yùn)動(dòng)及月池流體對平臺主體運(yùn)動(dòng)的影響進(jìn)行模擬研究;勾瑩的“多浮體系統(tǒng)水動(dòng)力特性分析研究”項(xiàng)目［16］，針對多模塊鉸連接和系泊鏈接的多浮體系統(tǒng)分別進(jìn)行了試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究;鄭興的“高精度SPH的改進(jìn)與波浪拍擊機(jī)理研究”項(xiàng)目［17］，針對高速船的噴濺和楔形體入水砰擊等破碎波問題進(jìn)行數(shù)值模擬研究。

結(jié)合研究成果，經(jīng)過交流和討論，認(rèn)為在波浪非線性特性及其與海洋工程結(jié)構(gòu)作用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與方向:1)波浪、浮體、柔性系統(tǒng)的非線性時(shí)域動(dòng)力耦合分析;2)液艙內(nèi)外流體、船舶運(yùn)動(dòng)的耦合分析;3)深水超大型浮體的水動(dòng)力性能研究;4)多浮體間相互作用;5)強(qiáng)非線性波浪的精細(xì)模擬。

2 船舶在爆炸沖擊作用下的瞬態(tài)響應(yīng)特性研究

隨著精確制導(dǎo)技術(shù)的快速發(fā)展，如魚雷、水雷等水中兵器可以貼近船體表面接觸爆炸，對船體結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重毀傷。另一方面，現(xiàn)代艦船結(jié)構(gòu)廣泛使用高強(qiáng)度合金材料，采用多層殼體以及防護(hù)裝甲設(shè)計(jì)，使艦船結(jié)構(gòu)的抗打擊性能得到了極大提高。目前有關(guān)接觸爆炸產(chǎn)生的瞬態(tài)、強(qiáng)沖擊載荷作用下復(fù)雜艦船結(jié)構(gòu)的毀傷模式研究較少。針對上述問題，建立近邊界接觸爆炸爆轟、沖擊波傳播以及氣泡運(yùn)動(dòng)模型?；诓▌?dòng)理論，構(gòu)建接觸爆炸物面條件，探究接觸爆炸對艦船結(jié)構(gòu)的毀傷機(jī)理，形成水下爆炸強(qiáng)沖擊瞬態(tài)流固耦合計(jì)算方法，可以為水中兵器對艦船毀傷威力研究提供理論依據(jù)，同時(shí)為我國新一代軍用艦船防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)和規(guī)律性認(rèn)識。

由國家自然科學(xué)基金資助，國內(nèi)青年學(xué)者在該領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛研究。如汪斌的“水中爆炸氣泡水射流與典型艦船結(jié)構(gòu)能量耦合機(jī)理研究”項(xiàng)目［18］，針對艦船結(jié)構(gòu)在氣泡水射流作用下的沖擊響應(yīng)特性開展了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究;張阿漫的“近自由面水下爆炸氣泡與水?，F(xiàn)象相互作用的機(jī)理研究”項(xiàng)目［19］，針對自由面水下爆炸氣泡的動(dòng)態(tài)特性及水冢的破碎、飛濺等物理現(xiàn)象，開展了數(shù)值模擬研究;姚熊亮的“水下爆炸作用下艦船結(jié)構(gòu)波激耦合機(jī)理研究”項(xiàng)目［20-21］，針對艦船結(jié)構(gòu)在爆炸載荷作用下的能量耦合問題開展了理論模型修正和數(shù)值模擬研究;李海濤的“水下近距非接觸爆炸作用下典型橫截面艦船結(jié)構(gòu)整體中垂損傷模式及損傷機(jī)理”項(xiàng)目［22］，針對水下近距非接觸爆炸作用下典型橫截面艦船結(jié)構(gòu)整體中垂損傷特性進(jìn)行了縮比試驗(yàn)和模擬研究;侯海量的“艦船多層多相介質(zhì)防護(hù)結(jié)構(gòu)能量耗散及載荷傳遞問題的研究”項(xiàng)目［23］，針對艦船多層多相介質(zhì)防護(hù)結(jié)構(gòu)在爆炸沖擊和侵徹作用下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)及耗能機(jī)理問題開展了理論分析和數(shù)值模擬研究。

對于船舶在爆炸沖擊作用下的瞬態(tài)響應(yīng)特性研究領(lǐng)域，代表們討論認(rèn)為其研究熱點(diǎn)與方向:1)氣泡內(nèi)部與流場環(huán)境的動(dòng)態(tài)熱交換特性研究;2)水下爆炸氣泡與自由面及結(jié)構(gòu)的相互作用的界面特性及融合研究;3)多層防護(hù)結(jié)構(gòu)的抗爆、抗沖擊設(shè)計(jì);4)水中爆炸氣泡脈動(dòng)對艦船結(jié)構(gòu)的毀傷模式;5)艦船結(jié)構(gòu)在水中爆炸作用下的流固耦合算法。

3 船舶多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法研究

船型優(yōu)化是船舶總體設(shè)計(jì)中的一個(gè)核心環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)能力直接決定著船舶的適航性、經(jīng)濟(jì)性和安全性等重要方面，也是船舶工業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)亟待解決的關(guān)鍵性問題。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，將計(jì)算流體力學(xué)(CFD)理論用于船型設(shè)計(jì)已逐漸成為可能［24-29］。建立一種新的建模方法，其實(shí)質(zhì)是在建模開始階段就考慮各學(xué)科(系統(tǒng))之間的耦合作用。船舶多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化涉及的學(xué)科多、變量多，是典型的多維優(yōu)化問題。如何用一組形狀參數(shù)來精確描述船舶的幾何外形是一個(gè)關(guān)鍵問題。通過構(gòu)造近似模型，將復(fù)雜的學(xué)科分析從優(yōu)化進(jìn)程中分離出來，而將便于計(jì)算的近似模型耦合到優(yōu)化算法中，在保證優(yōu)化質(zhì)量的同時(shí)，極大縮短優(yōu)化時(shí)間。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)為海洋裝備的開發(fā)和制造提供技術(shù)支撐。

由國家自然科學(xué)基金資助，國內(nèi)青年學(xué)者在該領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的研究。如張寶吉的“基于Rankine源法的最小阻力船型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究”項(xiàng)目［30］，研究最小總阻力船型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全船線型優(yōu)化設(shè)計(jì)程序;任莉的“面向低碳的遠(yuǎn)洋漁船全生命期動(dòng)力裝置精細(xì)化設(shè)計(jì)與系統(tǒng)布局優(yōu)化”項(xiàng)目［31］，建立以低碳節(jié)能為目標(biāo)的遠(yuǎn)洋漁船動(dòng)力裝置精細(xì)化設(shè)計(jì)與系統(tǒng)布局的多智能體協(xié)同優(yōu)化模型;楊和振的“深海臍帶纜耦合等效模型及隨機(jī)性優(yōu)化設(shè)計(jì)研究”項(xiàng)目［32］，針對鋼懸鏈立管、臍帶纜、柔性管頂部應(yīng)力接頭以及觸地點(diǎn)時(shí)域疲勞分析、可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)、多目標(biāo)優(yōu)化安裝分析以及管線海床動(dòng)力穩(wěn)定性等方面進(jìn)行了理論創(chuàng)新型研究;崔洪宇的“加筋結(jié)構(gòu)的運(yùn)行模態(tài)分析及動(dòng)力減振優(yōu)化”項(xiàng)目［33］，針對加筋板結(jié)構(gòu)的加筋位置和型號進(jìn)行了優(yōu)化研究;趙敏的“重水潛器多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化理論與方法研究”項(xiàng)目［3］，針對重水潛器在高速、長航程以及高機(jī)動(dòng)性下多目標(biāo)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化理論與方法的研究。

在認(rèn)真聽取代表們的研究成果匯報(bào)，經(jīng)過大家熱烈討論認(rèn)為在船舶多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與方向:1)船舶多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化算法與近似技術(shù);2)船舶系統(tǒng)分析及參數(shù)化幾何建模技術(shù);3)最小總阻力船型優(yōu)化設(shè)計(jì);4)動(dòng)力裝置精細(xì)化設(shè)計(jì)與系統(tǒng)布局優(yōu)化;5)可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)與多目標(biāo)優(yōu)化安裝分析。

4 海洋結(jié)構(gòu)物安全評估及健康監(jiān)測技術(shù)

海洋平臺等海洋結(jié)構(gòu)物所處的環(huán)境往往十分復(fù)雜和惡劣，風(fēng)、海浪、海流、海冰和潮汐同時(shí)作用，同時(shí)還受到地震、火災(zāi)以及爆炸的威脅。這些動(dòng)荷載不僅影響海洋平臺的正常生產(chǎn)，而且對平臺的安全性造成了嚴(yán)重威脅。同時(shí)，氣候的不斷變化以及未來極端天氣狀況對海洋工程設(shè)施安全的影響也非常重要。目前，已有大量的現(xiàn)役平臺陸續(xù)進(jìn)入服役后期，這些接近或達(dá)到設(shè)計(jì)壽命的平臺將繼續(xù)服役。海洋平臺通常是大型焊接鋼結(jié)構(gòu)，根據(jù)現(xiàn)場資料分析，服役中后期平臺的腐蝕比較嚴(yán)重，有的平臺還存在裂縫、疲勞損傷等缺陷，從而導(dǎo)致平臺的承載能力下降。并且海洋平臺結(jié)構(gòu)體積龐大、構(gòu)造復(fù)雜、造價(jià)昂貴，因此，迫切需要對現(xiàn)役海洋平臺進(jìn)行健康監(jiān)測和安全評估［34-37］，對于存在缺陷的平臺，應(yīng)采取維修加固措施，以確保平臺的安全服役，最大限度地延長其使用壽命，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

由國家自然科學(xué)基金資助，國內(nèi)青年學(xué)者在該領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的研究。如林紅的“老齡海洋平臺災(zāi)變性倒塌機(jī)理及魯棒性研究”項(xiàng)目［38］，針對老齡導(dǎo)管架式平臺研究了倒塌全過程的高效數(shù)值模擬方法及結(jié)構(gòu)發(fā)生局部破壞的條件魯棒性分析方法;曲先強(qiáng)的“兩種疲勞載荷作用下海洋工程結(jié)構(gòu)疲勞評估方法研究”項(xiàng)目［39］，針對海洋工程結(jié)構(gòu)物運(yùn)用載荷組合進(jìn)行疲勞壽命評估;鄒妍的“海水濕法焊接焊縫區(qū)域金屬材料腐蝕行為特征和作用機(jī)理研究”項(xiàng)目［40］，針對水下濕法焊接接頭的腐蝕行為進(jìn)行了研究;王樹青的“融合噪聲處理及不完備模態(tài)測試的海洋平臺結(jié)構(gòu)損傷檢測”項(xiàng)目［41］，進(jìn)行了環(huán)境荷載激勵(lì)下含噪聲數(shù)據(jù)的模態(tài)參數(shù)識別問題;張敏的“海上風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性及健康監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目［42］，針對較深水深和大功率風(fēng)電機(jī)組的海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了基于振動(dòng)測試的海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)健康狀況檢測技術(shù)研究;張紀(jì)剛的“基于PFD-BRB新型智能減振體系的海洋平臺振動(dòng)控制研究”項(xiàng)目［43］，研究利用Pall型摩擦阻尼器和防屈曲支撐結(jié)合智能壓電傳感器進(jìn)行海洋平臺振動(dòng)智能控制;臧志鵬的“海底管線沖刷懸空擴(kuò)展與渦激振動(dòng)誘發(fā)機(jī)理研究”項(xiàng)目［44］，對服役期內(nèi)海底管線的安全性進(jìn)行評估，并研究了其失效機(jī)理。

在研究成果的基礎(chǔ)上，通過交流和討論，認(rèn)為在海洋結(jié)構(gòu)物安全評估及健康監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和方向:1)海洋結(jié)構(gòu)物局部強(qiáng)度的應(yīng)力分析設(shè)計(jì)方法;2)船舶與海洋結(jié)構(gòu)物全壽命周期安全性評估;3)海洋工程設(shè)施實(shí)時(shí)的安全健康監(jiān)測技術(shù)研究;4)海洋結(jié)構(gòu)物非線性屈曲;5)火災(zāi)、爆炸、腐蝕、疲勞等損傷對海洋結(jié)構(gòu)物安全性的影響。

5 潛水器的自主導(dǎo)航與運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)

近年來，隨著海洋油氣工業(yè)的發(fā)展，特別是深海油氣工業(yè)的發(fā)展，對海洋調(diào)查、海底考察、海底管線探測等方面的需求越來越大。傳統(tǒng)的深拖系統(tǒng)或通過母船攜帶的ROV系統(tǒng)，完成上述作業(yè)，不僅成本高，而且精度低、效率低。采用潛水器進(jìn)行深海勘測，已經(jīng)成為國際海洋油氣工業(yè)的重要發(fā)展趨勢。迫切的工業(yè)需求，要求從潛水器的長時(shí)間大范圍水下導(dǎo)航、精確航行運(yùn)動(dòng)控制、自主釋放回收、多AUV協(xié)同控制等方面取得進(jìn)一步突破。探索基于地球物理導(dǎo)航的水下導(dǎo)航定位方法，可以為建立AUV的大范圍遠(yuǎn)距離水下導(dǎo)航系統(tǒng)提供新的解決途徑。開展AUV的航跡跟蹤、定點(diǎn)定位控制，可以為水下環(huán)境精細(xì)觀測提供必要條件。研究水下自主對接策略與方法，可以為潛水器的復(fù)雜海況下回收提供新模式。分析弱通信和弱觀測條件下多AUV協(xié)調(diào)控制問題，可以為AUV群體的協(xié)同海中作業(yè)奠定理論基礎(chǔ)。

由國家自然科學(xué)基金資助，國內(nèi)青年學(xué)者在該領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的研究，如李曄的“智能水下機(jī)器人的水下地形匹配導(dǎo)航方法研究”項(xiàng)目［45］，針對海底地形(地球物理特征之一)的匹配導(dǎo)航展開研究;梁霄的“面向復(fù)雜流場的欠驅(qū)動(dòng)AUV路徑跟蹤控制研究”項(xiàng)目［46］，針對海洋流場作用下AUV航跡跟蹤控制進(jìn)行研究;向先波的“基于時(shí)空梯度耦合虛擬目標(biāo)的欠驅(qū)動(dòng)AUV航跡控制研究”項(xiàng)目［47］，采用虛擬目標(biāo)方法對AUV航跡跟蹤控制展開研究;高劍的“UUV水下動(dòng)態(tài)對接回收中的路徑規(guī)劃與路徑跟蹤控制研究”項(xiàng)目［48］，針對水下自主對接回收的規(guī)劃控制方法展開了研究;吳利紅的“基于弱擾動(dòng)力的AUV水下對接策略和試驗(yàn)研究”項(xiàng)目［49］，針對水下對接擾動(dòng)流場及其抑制展開了研究;黃海的“弱通信和弱觀測條件下欠驅(qū)動(dòng)AUV群體編隊(duì)地圖創(chuàng)建”項(xiàng)目［50］，針對海洋特殊環(huán)境條件的AUV群體協(xié)同控制展開研究。

代表們對潛水器的自主導(dǎo)航與運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)方面的最新研究成果進(jìn)行匯報(bào)交流，大家討論認(rèn)為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和方向:1)智能潛水器自主水下導(dǎo)航的新理論與新方法;2)水下滑翔機(jī)水下運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵技術(shù);3)無人潛水器的水下自主回收方法;4)水下多無人航行器的協(xié)同控制問題。

6 重大項(xiàng)目立項(xiàng)建議的科學(xué)問題和下一步工作安排

在大會報(bào)告人論壇上，專家學(xué)者廣泛討論了海洋工程領(lǐng)域重大項(xiàng)目立項(xiàng)建議的科學(xué)問題和下一步工作安排:

1)海洋工程領(lǐng)域重大項(xiàng)目立項(xiàng)建議的科學(xué)問題包括:①關(guān)于海洋工程重要技術(shù)裝備的“大型浮式平臺”方面的關(guān)鍵科學(xué)問題研究;②關(guān)于船舶爆炸力學(xué)或者減振減噪方面的“瞬態(tài)流固耦合機(jī)理”研究;③近海觀測與海洋能利用方面的“能源轉(zhuǎn)換機(jī)理”研究;④在船舶工程系統(tǒng)分析與優(yōu)化方面的“系統(tǒng)耦合理論”研究。

2)在大型海上浮式裝備、海洋能源利用、船舶工程與系統(tǒng)、國防建設(shè)工程領(lǐng)域內(nèi)，進(jìn)一步凝煉關(guān)鍵科學(xué)問題，組織相關(guān)成員共同完成《重大項(xiàng)目立項(xiàng)建議書》的編制工作。根據(jù)其重大科學(xué)問題的質(zhì)量和意義，擇選1～2個(gè)建議書的主題作為下一步立項(xiàng)工作的研討主題。

7 結(jié)語

國家自然科學(xué)基金委員會工程與材料科學(xué)部主辦的“海洋工程基礎(chǔ)研究青年科學(xué)家論壇”，邀請近5年來國家自然科學(xué)基金資助的青年科學(xué)基金項(xiàng)目和答辯類重要項(xiàng)目負(fù)責(zé)人作大會報(bào)告、大會報(bào)告人論壇和分會報(bào)告，對海洋工程基礎(chǔ)研究前沿的科學(xué)問題、創(chuàng)新(或特色)的研究思路與方法進(jìn)行匯報(bào)和交流。經(jīng)過兩天廣泛和深入的研討，初步凝練出四個(gè)重要研究領(lǐng)域的前沿科學(xué)問題，提出了未來5年五個(gè)重點(diǎn)研究方向，并討論了國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目立項(xiàng)建議的科學(xué)問題和下一步工作安排。

五載青英問道滄海，齊聚冰城求真五洋，我國海洋工程基礎(chǔ)研究正從經(jīng)驗(yàn)性技術(shù)走進(jìn)科學(xué)性技術(shù)時(shí)代。按照工程學(xué)科基礎(chǔ)研究的特點(diǎn)，堅(jiān)持工程技術(shù)創(chuàng)新與工程科學(xué)創(chuàng)新并重，以工程科學(xué)創(chuàng)新為主、工程技術(shù)創(chuàng)新為落腳點(diǎn)，迎接從工程技術(shù)走向工程科學(xué)的新時(shí)代。與會專家學(xué)者表示，不從紙上逞空談，要從實(shí)地凝煉和解決科學(xué)問題，使我國的海洋工程基礎(chǔ)研究邁上更高臺階。

致謝:鄒麗、李曄、李良碧、汪斌、臧志鵬參加了編寫工作，在此一并致謝。

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