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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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王心慧(2025)-《海洋工程水动力学及数值模拟方法》课程总结

    发布时间:2025-12-31 点击次数:


时光荏苒,《海洋工程水动力学及数值模拟方法》课程的学习已经结束。在

这段充实的学习旅程中,张崇伟老师与宁德志老师以各自独特的授课风格和深厚

的专业积淀,为我们搭建了海洋工程水动力学领域的知识框架,展示了扎实的专

业理论和对海洋工程领域探索的热情。

不积跬步无以至千里,不积小流无以成江海。作为港口、海岸近海工程专业

的入门课程,它由浅入深,为我们快速进入专业角色奠定了坚实基础。

张崇伟老师的授课聚焦于海洋工程的核心基础理论与关键环境要素,为我们

构建了从工程结构到海洋环境的完整知识体系。在海洋工程结构模块,老师凭借

丰富的行业经验和详实的案例,对各类海上石油平台进行了全面且深入的讲解。

从传统的固定式平台,如自升式平台、重力式平台、顺应塔式平台,到适用于深

远海的浮式平台,包括半潜式平台、张力腿平台(TLP)、FPSO(浮式生产储

卸油装置)等,张老师不仅细致阐述了各类平台的整体结构、优劣势和适用场景,

还结合了一些案例,分析了不同平台在复杂海洋环境中的受力特点和安全保障措

施。通过老师的讲解,我深刻认识到,海洋工程结构的设计与选型必须紧密结合

具体的海洋环境条件和工程作业需求,每一个结构细节的设计都直接关系到工程

的安全性、经济性和可靠性。例如,在讲解深水半潜式平台时,老师重点分析了

其浮体结构的稳定性设计,对于平台在水面上的部分,风荷载作用较小(但对于

风机来说较大),对于水面下的部分主要受到波浪和水流的作用,以及针对深海

环境下强风浪、强海流的抗载荷能力优化,让我对海洋工程结构设计的严谨性和

复杂性有了直观的认知。同时老师还提出了现在在海上石油平台领域存在的问题,

即对于一些服役较早的平台,有一些已经面临着退役,那这些废弃平台该怎样再

次利用起来?由于一些废弃平台离海岸较远,将其拖运回来不仅费时费力,工程

的回报还远远比不上付出。是否能将其改造成一个波浪能发电装置,使其仍然能

够发挥作用是一个值得探讨的话题。

海洋波浪环境作为海洋工程水动力学的核心研究对象,是张崇伟老师授课的

另一重点内容。老师从水波的基本产生机制入手,系统讲解了波浪形成的物理原

理,包括风力作用下波浪的生成过程、波浪能量的传递规律等。气流大的地方气

压小,气流大的地方气压小,所以风一来,水面就有了起伏。空气和水的共同作

用产生了波。所以老师指出,风生波的机理研究仍然是当今被不断研究的话题,

也有许多研究生将其作为研究课题。随后,针对波形的演化与传播,老师详细阐

述了波浪在不同传播阶段的形态变化,从紊乱的波到规律的波的发展过程,以及

波浪传播过程中能量的衰减与转化。深水区低频波(长波)传播快,高频波(短

波)耗散快,所以离开风区后,长波逐渐向外规律传播,而短波则落后且容易因

为能量耗散而消失。在这里老师还形象的拿学生混乱的出教学楼,一部分整齐的

到食堂吃饭打了比方,更加生动形象。尤为关键的是,老师强调了两个参数,即

1/20 波长作为浅水波和有限水深波的分界线,1/2 波长作为有限水深波和深水波

的分界线。同时老师结合大连本身丰富的海岸资源,对崩破波、卷破波和激破波

进行了简要介绍。这部分知识为我接下来的学习无疑打好了坚实的基础。

在波浪的复杂运动特性部分,张崇伟老师简要讲解了波浪的聚焦与散焦、折

射、绕射等关键现象。老师通过理论分析和数值模拟案例,清晰展示了波浪聚焦

与散焦的形成条件和分布规律,让我认识到在海洋工程选址和结构设计中,应该

避开波浪能量聚焦区域。波浪折射是指波浪在传播过程中,由于水深变化或海底

地形起伏导致波速改变,进而引起波向发生偏转的现象;波浪绕射则是波浪遇到

障碍物(如海上平台、防波堤等)时,绕过障碍物继续传播的现象。老师还借助

一个专利介绍了一个新的观点,即没有没用的东西,只是我们没想好怎样好好利

用它,我们可以利用两个绕射波的波峰或波谷叠加来获取更高的波浪能,实现能

量的最大化利用。此外,老师还专门讲解了海啸这一极端海洋灾害的传播特性和

破坏威力,让我深刻认识到海洋工程抗灾设计的重要性,以及掌握海洋灾害预测

预警技术的迫切性。

老师上课讲授的水动力学基础和数值计算原理方面我感到很有难度,但老师

独特的讲解也让我受益良多。张老师以液体与固体的本构关系作为切入点,引入

了两种观点即拉格朗日观点和欧拉观点下的对于水流的描述。老师没有生硬的罗

列公式,而是对公式进行了深入的分析。同时对于将工程问题到物理问题,到数

学问题再到数值问题,到算术问题最后到数值解再返回去到工程问题的全流程进

行了分析,并表明了很重要的两个步骤,即 Numerical Verification 和 Numerical

Validation 验证。

如果说张崇伟老师的授课为我们夯实了专业理论基础,那么宁德志老师的分

享则为我们指明了学术研究的方向,注入了追求卓越的动力。宁老师以自身的求

学经历为切入点,向我们讲述了他在海洋工程领域的探索历程,每一个阶段的努

力与坚守都令人深受触动。宁老师坦诚地分享了自己在国外求学过程中遇到的困

难与挑战,例如初到异国他乡,语言不熟练,交流有些吃力,以及如何通过不懈

努力攻克难题、突破瓶颈实现流畅学术交流、取得优异成果的经历。他告诉我们,

研究生阶段是学术生涯的关键奠基期,会遇到诸多学术难题和科研压力,但只有

坚持探索、勇于创新,才能在专业领域有所收获。宁老师的分享让我们明白,学

术研究并非一帆风顺,需要具备坚韧不拔的毅力、严谨求实的态度和勇于探索的

精神,同时也要学会在探索过程中不断反思、总结经验,逐步找到适合自己的研

究方向。

宁德志老师通过介绍往届优秀学生的履历,展示了研究生阶段的奋斗方向与

成果。他们在海洋工程水动力学及数值模拟等领域取得显著成绩,多人获省优博、

省优研,成果发表于顶级期刊,参与国家级项目,毕业后进入知名企业或科研机

构,在专业领域持续贡献。这些案例让我们看到,只要目标明确、踏实努力,就

能做出有价值的研究。

在学术方法指导方面,宁德志老师以优秀学位论文为例,从选题、方案设计、

方法选择到论文撰写与成果呈现进行了系统讲解。他强调选题需结合前沿与实际

需求,兼具理论意义与应用价值;研究方案应科学可行,方法严谨,确保结果可

靠;论文需逻辑清晰、表达准确,并规范引用文献。通过实例分析,老师为我们

提供了论文写作的重要指导。通过本课程的学习,我不仅系统掌握了海洋工程结

构、海洋波浪环境、波浪运动特性等核心专业知识,了解了海洋工程水动力学及

数值模拟方法的研究前沿和发展趋势,更为我树立了明确的学术榜样。

最后,我要再次衷心感谢张崇伟老师和宁德志老师的辛勤付出。《海洋工程

水动力学及数值模拟方法》这门课程中我收获到了很多,学习方面和做人方面兼

有。希望在今后的学习和工作中,我能以两位老师为榜样,努力做出有价值的成

果,为我国海洋工程事业的发展贡献绵薄之力。


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