舰船总体性能跨尺度测试分析团队致力于通过理论及试验技术手段支撑高性能舰艇装备的研制及探究实际工程中的基础科学问题。团队以服务国家、国防工业建设为宗旨，瞄准国家、国防重大战略需求，不断夯实和提升基础理论分析和工程试验测试水平，形成集舰船总体性能精确预报、辅助设计及物理模型试验于一体的综合研究能力，为提升我国国防科技装备研制水平与开发能力提供有力保障。
团队主要由五个学组组成。其中，先进测试理论与方法学组专注于船舶与海洋结构物绕流场的试验测试技术研发；综合航行性能学组致力于舰船推进装置与节能装置的优化设计与性能评估预报；冰区推进技术课题组致力于冰区推进器的性能预报及设计技术，冰区舰船的航行性能预报、评估及优化研究；振动噪声小组主要就船舶推进装置相关的振动和噪声问题开展研究；仿生推进学组主要研究仿生柔性波动式两栖航行器。
在实验技术方面，团队已具备水下SPIV、TR-PIV、TR-SPIV等多维度精细流场测试系统；具备小尺度（物理水池）、大尺度（实海域）等跨尺度试验测试能力；开展了冰桨相互作用下的水动力性能试验、冰桨铣削试验、船舶碎冰阻力试验、浮冰与波浪相互作用试验、船艏冲撞式破冰试验，以及冰船、冰桨相互作用下的精细流场测试试验研究。
团队人员组成上，现有教授4人、副教授7人，讲师6人，在站博士后5人，在读博士36人、在读硕士63人。二、立德树人00团队非常重视人才培养，在-年度，质量与数量方面都有了显著提升，具体表现在以下几个方面：01人才培养团队共毕业硕士17人、博士1人、硕博连读一人、出国访学两人。
02获奖情况学生获奖5人，包含国家1项、博士研究生科技创新基金1项、中国船级社CCS社会奖学金1项、国家级一等奖学金1项、国家级二等奖学金2项。
03本科生指导团队积极参与到本科生毕业设计指导工作中，本年度指导本科生毕业设计30余人，指导本科生立项国家级创新训练项目2项。
04课程教学团队完成了本科生专业核心课程《船舶快速性》、专业选修课《特种推进器》和研究生课程《船舶推进器理论与应用》、《先进测试技术和理论》的课程教学，授课效果良好，团队也在持续加强课程建设和教材建设。
05机构合作团队和国内外高校、科研院所一直保持着紧密的合作关系，主要的合作单位有气动院、哈电集团、、、、、、所、天津奥德赛、深圳天云、烟台中柏船业等。
06人才引进团队今年引进高水平人才6人，其中，2人为副教授（高岩，英国斯特拉斯克莱德大学；时光宇，英国斯特拉斯克莱德大学），4人为博士后（李若欣，英国斯特拉斯克莱德大学；吕欣倍，哈尔滨工业大学；汤晓云，哈尔滨工程大学；王泽平，上海交通大学）。
高岩副教授
（英国斯特拉斯克莱德大学）
时光宇副教授
（英国斯特拉斯克莱德大学）
李若欣博士后
（英国斯特拉斯克莱德大学）
吕欣倍博士后
（哈尔滨工业大学）
汤晓云博士后
（哈尔滨工程大学）
王泽平博士后
（上海交通大学）
07其他情况团队新成立了仿生推进小组，旨在培养一批专业的水下仿生航行器科研队伍，涉及总体设计、仿生推进机理研究、自主控制研究、实验研究等多学科交叉领域，小组内主要分设仿真计算和智能控制两大方向。
三、科研进展我国水动力学测试、舰艇、极地、降噪、仿生推进等领域均存在重大迫切需求，团队各学组在-年度面向这些重点领域开展了有针对性地研究工作，各组情况总结如下：
1.先进测试理论与方法学组学组重点围绕机动航态、船舶伴流微气泡特性以及波面时间解析波面场重构、图像畸变矫正算法等先进试验测试技术方法开展了研究工作，进展如下：
01水下航行体机动航态试验研究。自主设计并建造了基于拖曳水池环境的水下航行体机动航态运动控制机构，填补了国内机动航态下艇体及附体周围流场测试的空白。
水动力及流场测试系统水下航行体运动控制机构示意图02船舶伴流微气泡特性研究。初步探究了船艏部微气泡下扫轨迹及随时间演化特征。
伴流微气泡PIV测量试验03船舶轴支架水动力特性研究。采用体视粒子图像测速技术，通过物理水池模型试验从流场、涡量场等多角度研究了轴支架等附体对舰船尾流场的影响特性。
试验模型有无附体船舶尾流场测试结果对比04PIV预处理-运动估计深层神经网络模型研究。建立了适用于多种实验条件的PIV图像预处理-速度估计深层神经网络模型，提出了密集/稀疏粒子条件下的多相PIV粒子图片自动掩模算法、基于双边残差卷积神经网络的PIV图像预处理算法、应用于时间分辨PIV的多帧迭代速度场估计深度学习方法。
（a）输入的图像（b）理想的图像（c）预处理后的图像PIV粒子图像预处理结果对比
基于深度学习的PIV计算方法获得的鲤鱼游动稠密流场信息05
中高速舰船近场波面时间解析波面场重构技术研究初探。进行了波面特征点三维点云构建与波面曲面重构，搭建基于双目/多目曲面识别的非定常波面特征获取系统，通过实验对特征图像投影角度、适用范围、限制条件等应用方法和存在的问题进行了探索。
特征图像投影与特征点匹配结果06斑马鱼游动状态下水动力学研究。利用时间解析粒子图像测速技术对斑马鱼直行加速与转向加速两种运动状态的运动学特性及流场信息进行测量，量化斑马鱼周围压力场，探究了斑马鱼自主推进过程中鱼体结构与周围绕流场的演化过程。
直行加速过程身体各点的横向速度与加速度曲线直行加速速度矢量及涡量场时序绕流压力场与表面压力时序07波浪与圆柱群、圆筒形渗透防波堤单元阵列等研究。给出了一种新型浮式防波堤的单元模型，提出了回避因多孔渗透系数导致的复数特征根求解不稳定的新方法，建立了波浪与N个渗透圆形浮冰群的水弹性研究模型。
新型浮式防波堤的单元模型单元模型的波浪高程解析计算四个圆形渗透弹性浮冰群的波浪高程08利用多项式歪扭矫正方法，通过畸变前后图像特征点的映射关键，实现畸变图像的矫正。
图像畸变矫正09仿鲨鱼皮表面结构试验。基于灰鲭鲨盾鳞结构的特点，参考了盾鳞实际尺寸建模，通过模型试验和PIV试验对带有仿鲨鱼皮表面结构的翼型的水动力性能进行了研究，掌握了减阻机理。
仿鲨鱼皮结构侧视图仿鲨鱼皮结构俯视图带有仿鲨鱼皮表面结构的翼型试验PIV布置图2.综合航行性能学组学组围绕多型船舶推进器与节能装置重点开展了研究工作，进展如下：
01喷水推进技术方向。开展了阻流板尺度效应分析与减阻外推方法研究，综合分析了阻流板对喷水推进船舶推力减额、动量/动能影响系数、效率等自航特性的影响程度与影响规律，完成了系泊工况下喷水推进器的水动力和流场特性研究。
02船舶节能装置技术方向。进行了风力助推转子性能研究、基于CAESES软件的门舵性能优化设计研究以及基于面元法的CLT桨性能预报研究。
03泵喷推进技术方向。分别进行了基于粘流、势流的性能计算研究，并设计了常规泵喷试验模型和仿生泵喷试验模型。在研究中建立了泵喷结构化网格划分方法、完成了泵喷水动力、空化以及噪声特性计算策略分析，构建了尾涡随诱导速度迭代的自由尾涡模型。
泵喷结构化网格（上）
泵喷流场特性分析（下）
泵喷试验模型线性尾涡模型自由尾涡模型04半浸桨推进技术方向。完成了半浸桨参数化建模，开展了螺旋桨敏感系数分析方法研究，进行了半浸桨周期性出入水机理研究，实现了半浸桨优化设计研究。
半浸桨出入水机理研究
半浸桨优化设计研究05舰船总体技术方向。二维月池流动机理特性研究、模型尺度月池船阻力研究、月池船阻力尺度效应初步研究、月池船自航特性研究。
月池船流场计算结果分析
二维月池计算结果分析月池船-推进器耦合计算研究3.冰区推进技术学组学组围绕海冰力学特性与极区复杂海洋环境下船舶及其推进器的运动和力学特性方面，重点开展了研究工作，进展如下：
01PDDO方法研究取得突破。成功编写了PDDO方法的计算框架，并采用PDDO方法建立了简单流体、流固耦合以及大变形流体的计算程序，该程序目前仍需要进行进一步的研究。
SPH方法与PDDO方法的数值结果与解析解02高性能并行算法优化。在原有基于OpenMP以及MPI的并行算法的基础上，采用最小邻域物质点搜索方法、在近场动力学框架中应用粒子对算法进一步优化，有效地节约了计算量和计算的时间成本。
最小邻域物质点搜索方法
粒子对搜索算法效率对比03海冰力学及本构特性测试与分析。建立了适用于不同工况、环境载荷下的冰的本构模型，进行了冰层垂直贯穿破裂试验及数值模拟，搭建了结构物垂直贯穿冰层试验台架，并开发了冰-水-船耦合PD-SPH计算程序，其中计算程序的具体精确度有待进一步验证。
计算载荷工况下冰层破坏模式和温度变化分布图PD计算结果FEM计算结果冰材料四点弯曲数值模拟有水冰层贯穿试验装置和结果基于PD-SPH方法的有水冰层贯穿04冰区船舶冰阻力预报及优化技术。进行了关于不同船艏形式对冰层破坏模式、船-冰-波浪耦合作用以及冰区船型几何变形方法的研究。
不同船艏对破冰的影响单块冰-波浪耦合作用船-冰-水相互作用数值试验对比冰-波浪耦合作用数值模拟现象冰区船型参数化的变形方法05冰区推进器设计及性能预报技术。研究了极限冰载荷作用下螺旋桨非线性响应预报技术、随机变幅冰载荷作用下螺旋桨疲劳强度分析技术、斜航和操舵状态下冰与吊舱推进器接触冰载荷数值模拟技术以及海冰与结构物双向耦合作用数值模拟技术。
4.振动噪声学组学组针对推进器减振降噪问题中的核心机理问题，开展了大量相关的研究和实验工作，具体进展如下：
01机理研究。先后开展了水翼尾缘涡脱落过程分析、水翼涡致振动研究、转子尾流致结构振动的锁频现象研究、涡脱落致水翼结构振动中的锁频问题研究以及直翼推进器操纵工况下的复杂涡-涡和涡-固干扰过程研究。
02实验装置。搭建了轮缘推进器实验装置以及桨前射流抑制推进器振动和噪声的实验平台，可为进一步开展相关研究提供研究基础。
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桨前射流技术试验原理射流开孔示意图5.仿生推进学组推进器研发。学组进行了仿生柔性波动式两栖航行器整机的研发工作，得到了波动参数化方程，建立了控制算法的数学模型和拓扑模型、路径规划的数学模型、研究了水下视觉识别技术，进行了关于水动力性能的仿真计算，建立了三代样机，并进行了平台性能试验。
四、科研成果00团队在-年度在学术研究、知识产权与项目承接等方面均取得了一些成绩，主要成果如下：
01学术研究共出版学术专著1部，发表论文58篇，其中包含核心期刊46篇（SCI期刊26篇，EI期刊17篇，EI国际会议3篇），中文核心期刊12篇。在投论文7篇，包括SCI期刊5篇，EI期刊2篇。
02知识产权共授权国家发明专利32项，软件著作权6项。
03样机与实验本年度，团队内的振动噪声学组研发了水下弹射系统原理样机，仿生推进学组完成了仿生柔性波动式两栖航行器的三代样机。其中，仿生推进学组的三代样机完成了平台性能试验，在青岛西海岸新区海洋无人装备创新基地向海军领导、山东省领导以及诸多院士专家进行了水池动态展示，得到了领导和专家的一致好评。
04项目承接团队今年项目共结题20项，获批14项。
五、学术交流团队在-年度参与、组织多次国内与国际学术交流活动，其中国内学术会议若干次、国际会议4人次投稿参与、出国访学2人，具体如下：
01国内会议。团队本年度参加了多次全国会议，并做了相应的会议报告，其中包括第5届全国海洋技术大会两次、第32届全国水动力学研讨会两次、船舶力学学术委员会测试技术学组年度学术会议一次等。同时，团队也在积极与国内顶级专家学者交流和合作。
02国际会议。团队还指导学生中4人次投稿参加了多项国际会议，其中2人次投稿参加船舶与海洋工程领域顶级国际学术会议The32ndInternationalOceanandPolarEngineering(in-person)Conference(ISOPE)，2人次参加EI检索国际会议TheFirstInternationalConferenceonMechanicalSystemDynamics(the1stICMSD)。
03组织会议。团队组织了“谈海论冰”、“水下推进技术”学术研讨会以及“探海论坛”线上交流会。
（1）团队在学术组织带头人郭春雨教授的领导下，联合大连理工大学、大连海事大学、哈尔滨工业大学、国家海洋环境预报中心、缔造科技（大连）有限公司等单位团队，于年6月在哈尔滨成功举办了第2届“谈海论冰”学术交流研讨会，并与多方团队专家学者达成“加强合作，资源共享，定期交流”的共识。
（2）团队在年7月，联合浙江大学、中国船舶科学研究中心、西北工业大学、海军工程大学、上海船舶运输科学研究所、山东省科学院海洋仪器仪表研究所、青岛潜艇学院等单位，成功在青岛举办了年“水下推进技术”学术研讨会，该会议旨在为促进水下推进技术的发展，凝聚技术创新手段、完善该方向的理论体系、试验测试技术、综合设计和评估能力。
（3）探海论坛是由团队组织，邀请国内知名船舶海洋工程领域的专家学者，以及全国其他从事船舶设计、规范建造、测试分析等行业优秀人才，基于学术科研交叉共享的理念所进行的知识交流会，已开展37期，得到了同行的广泛认可和一致好评。
04出国访学。团队冰区学组的张承森博士于年10月到芬兰阿尔托大学访学一年半，所在团队是Pentti课题组。该课题组依托阿尔托大学的冰水池成立，是目前冰区工程领域最活跃的几个学术巨擘之一，承担了大量的冰区科研任务。林健峰博士于年10月到瑞典查尔姆斯理工大学访学一年，联合培养导师Hua-DongYao教授在流体力学领域拥有很高的成就，取得了一系列重要的研究成果，其研究始终代表着该领域的前沿。
六、工作展望-年度在舰船总体性能跨尺度测试分析团队负责人郭春雨教授的带领下，在王超、胡健、于凯、汪春辉、赵大刚、韩阳、孙聪、叶礼裕、王崇磊、于法军等教师团队的指导，及每一位成员的努力下，团队取得了很大进步与突破；在年，团队将在新的一年继续进步、持续实现自我突破，各个学组的工作规划具体如下：
先进测试理论与方法学组Workprospect01（1）夯实现有PIV技术基础，构建完整流场测试PIV技术体系；
（2）丰富完善图像处理算法，获取更高阶流动信息，实现后处理软件的自主研发；
（3）拓展现有实验能力，致力于新型实验技术或设备的研发。
综合航行性能学组Workprospect02（1）基于势流方法和OpenFOAM构建自编程数值计算求解器，实现推进器各项性能的精准、快速预报；
（2）开展风力助推转子-船体-螺旋桨一体实尺度耦合数值计算和实海域节能效果验证试验研究，实现实海域数据智能化分析；
（3）基于OpenFOAM，开发重叠网格的可压缩多相流求解器，并对物体高速入水空化流场及运动数值模拟程序进行编写与优化；
（4）深化学习OpenFOAM计算方法，分析Magnus效应的作用机理，对现有求解器进行优化，研发适用于多物体多自由度耦合运动的高精度求解器，开展多旋转摆动圆柱+船体三自由度（横摇+纵摇+升沉)耦合运动的求解。
冰区学组Workprospect03（1）完善PDDO方法，加快PDDO-PD方法耦合建立冰-水-结构物预报模型；
（2）完善冰水混合介质与结构作用的流固耦合动力学高性能计算方法；
（3）建立冰桨强非线性耦合下的桨叶动强度和疲劳特性预报方法；
（4）建立冰级螺旋桨桨叶剖面新型设计方法；
（5）建立属性垂向梯度变化冰及敷雪下船舶冰阻力预报方法。
振动噪声学组Workprospect04（1）研究涡激发生的流体力学原理；
（2）研究气动声学和水动声学的相似性；
（3）开发CFD直接数值模拟程序；
（4）学生培养，转型学生研究方向，以创新性和原创性为主。
仿生推进学组Workprospect05（1）解决波动耦合泵喷推进的关键技术（主要包括智能无齿系多点传动及控制技术、新型柔性复合材料波动鳍设计及波动泵喷耦合推进机理）；
（2）解决一体化水陆两栖推进的关键技术（主要包括仿生波动推进表征方法、波动推进涡结构特征分析方法制造、路径规划及自主航行控制技术）；
（3）完成研究推进器的项目转化工作；
（4）完成人才引进计划。
舰船总体性能跨尺度测试分析技术团队扫码