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张崇伟
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副教授   博士生导师   硕士生导师

其他任职:建设工程学院

性别:男

毕业院校:英国伦敦大学学院

学位:博士

办公地点:海岸与海洋工程全国重点实验室

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李浩飞(2025)-《海洋工程水动力学及数值模拟方法》课程总结

    发布时间:2025-12-30 点击次数:


选中《海洋工程水动力学及数值模拟方法》时,我本以为这会是一门充满公式推导或者软件学习的课程。但是第一节课下来,我发现它反而更像是一门帮我建立海洋工程宏观视野的思维启蒙课,对于从工程力学专业转入海洋工程专业的我来说是一场及时雨。这种更重思维的授课方式,配合上平时签到加一份大作业的宽松考核,让我能更放松地去吸收那些真正的行业智慧。

课程一开始,张老师讲授的海洋平台发展史就给我留下了深刻印象。PPT上那句“DON`T REINVENT THE WHEEL”让我记忆犹新。海洋工程的发展是有传承的,从最早美国墨西哥湾的木质平台,到后来像摩天大楼一样硬抗风浪的导管架和重力式平台,也就是用水泥墩或钢架固定在海底,人类一直在挑战水深的极限。但当水深超过一定程度,继续造这种“海底摩天大楼”成本太高,于是工程逻辑转向了“浮式”。而传统的浮式平台由于占地面积过大,又催生了张紧式等新型平台。老师打了个很形象的比方,那些深水平台的系泊系统铺开在海底的面积,甚至能达到北京四环那么大。这让我意识到,海洋工程不仅仅是结构设计,更是对空间和尺度的巨大挑战。其中,另外印象深刻的有FPSO,老师讲解了它的核心技术——单点系泊系统。这种设计能让巨大的船体像风向标一样,随着风浪的方向自动旋转,从而尽可能减小受力。此外,老师还对比了英国北海和中国海域的不同:北海因为油田储量大,早期建了很多巨大的混凝土平台,现在面临拆除困难和环保问题,有的在考虑改建为风电设施;而我国的油田大多储量少且分散,抽几年就没了,所以这种能打一枪换一个地方的FPSO就特别适合中国的实际情况。这让我明白,技术的选择没有绝对的好坏,更多的是适不适合。

随后,课程内容转入了大自然的物理规律。对于波浪,我作为一个跨专业的学生,以前凭直觉认为就是“风推着水走”。但课堂上老师的讲解颠覆了我的常识:波浪的形成主要是气压差导致的,而波浪传播的本质是能量,水质点其实只是在原地做圆周运动。老师还提到了一个让我大受震撼的案例:源自南美洲海域风暴产生的涌浪,因为波长长、速度快、能量耗散小,竟然可以跨越整个太平洋传播到东亚。这种宏大的时空尺度,让我第一次感受到了流体力学在地球尺度上的震撼。此外,老师还提到,讲解波浪生成原理并不是要我们记住结论,而是学习分析问题的方法和思路。

随着课程深入,老师讲到了波浪靠近岸边时的变化,这一段内容特别“接地气”。老师展示了三种破碎波:平稳滑落的“崩破波”、卷起空气管适合冲浪的“卷破波”,以及直接撞击岸边的“激破波”。老师告诉我们,通过观察浪花的形态就能反推水下的地形——浪碎得细碎说明地形平缓,浪还没卷就撞碎说明水下很陡。老师还专门拿大连各处知名海滩举例,告诉我们怎么看浪识地形来保证游玩安全。此外,老师还介绍了利用波浪能的方法,针对中国近海波浪能流密度小的实际情况,利用抛物线形状等设计,将微弱的波浪能汇聚放大,这种因地制宜的创新思路让我佩服。

在讲完波浪应用后,课程回归了流体力学的基础,涵盖物质导数、雷诺运输公式、控制方程等关键知识点。说实话,这部分内容对我来说就像回到了舒适区,因为它和我正在修的《高等工程流体力学》内容完美契合。这部分的讲解相当于帮我复习了一遍高工流的期末考试重点,也让我体会到了研究生课程体系之间底层逻辑的互通性。

课程的中间,宁德志老师的穿插授课则带来了完全不同的视角。他展示了自己课题组的研究,为我展现了海洋工程科研的前沿。但更触动我的是宁老师分享的个人经历:他讲到自己刚读博时压力巨大,经常加班苦读到半夜12点;讲到在英国留学时结识的同学,许多成为了如今的重要合作伙伴,让我意识到了情谊的重要性。此外,在宁老师讲述的教学经历中,有学生答应读博占了名额,最后却放鸽子要出国,还找老师要帮助。宁老师虽然郁闷但最终还是原谅了他,这让我看到了老师的胸怀,也提醒了我诚信的重要性。

总的来说,这门课虽然没有教我怎么按部就班地操作数值模拟软件,但它给我带来的收获是全方位的。从海洋平台的演变历史到波浪理论的物理本质,从因地制宜的工程创新到科研生涯中的处事与诚信,这门课帮我完成了从工程力学思维到海洋工程思维的跨越。对于我这样一个跨专业的学生来说,这种思维层面的科普与启蒙,远比学会几个软件操作步骤更有价值。

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