一、概况

集美大学海洋牧场与养殖装备研究院是以集美大学为主体,联合省内外研究机构共同创办的,面向产学研用创新模式的研究机构。研究院旨在为养殖装备行业的快速发展提供基础科研支撑,解决行业卡脖子技术难题,培养行业急需的研究型技术人才。

研究院由集美大学于洪亮副校长挂帅,组织架构如下。

二、研究方向

(1)海上养殖装备设计建造研究

(2)海上养殖装备数值模拟仿真技术研究

(3)海上养殖技术研究

(4)渔旅结合、风渔结合等产业交叉研究

三、实验条件

波流水槽长55m、宽1.5m、高2.0m,最大水深1.5m??梢阅D夤嬖虿?、常用频谱不规则波,最大波高0.40m,设计流速0.40m/s,消波装置可完全吸收二次反射波。

四、产品研发

1.新型养殖装备研发

研究院与福建省水产研究所等合作单位在总结国内外养殖装备开发经验教训的基础上,另辟蹊径,针对福建海域特点和养殖习惯,研发了多种离岸养殖平台。研发的养殖平台具有投资少、抗风浪性强、安全性好、管理操作灵活等优点,深受养殖从业者的欢迎,并得到相关部门的肯定。

2.数值模拟求解器开发

(1)浮体+系泊+网衣耦合求解器

浮体运动响应采用势流理论间接时域法,系泊缆和网衣求解采用集中质量法,三系统耦合求解采用整体式求解算法,可求解任意多刚性浮体+大变形柔性杆件+系缆/网衣耦合系统的动力响应问题。对浮体运动和系泊缆运动进行耦合求解,可解决缆绳瞬间绷紧等复杂问题;网衣的网目无需简化,可进行全网衣千万自由度问题的求解。

(2)基于CFD的数值水槽求解器

采用有限差分法求解Navier-Stokes方程构建数值波浪水槽,提出SBMIN流固耦合算法、波浪补偿源法和守恒消波法等多个原创算法,可模拟各类波浪与弹性结构物相互作用问题,求解器具有一般商业CFD软件的大部分功能。

(3)板梁结构有限元求解器

基于高阶单元有限元法,采用基于链表的稀疏刚度矩阵拼接方法,可求解板梁结构线弹性问题。能并行求解,求解速度快。前处理器目前支持模型的导入、显示、变换(平移、旋转和缩放等)和对象拾?。ń诘愫偷ピ龋?/p>

(4)三维流体-固体-土壤求解器

流体求解可压缩Navier-Stokes方程,固体求解线弹性体,土壤基于Drucker-Prager本构模型。采用创新边界粒子插值方法,增加了计算稳定性和计算效率。

(5)二维船舶-液舱晃荡耦合求解器

基于CFD原理模拟液舱晃荡,基于改进间接时域法模拟船舶运动。

(6)锚链静态求解程序

基于悬链线理论开发,可极快的求解锚链受力,使用简单,可以用于大量设计方案筛选。

五、技术服务

(1)结构力学计算分析

对船舶与海洋结构物进行局部与整体强度、屈曲、疲劳等计算,提出结构修改与优化建议,计算案例包括类船上吊车、绞车、救生艇架、锚机等局部结构、舱段整船结构和“福鲍1号”入级分析计算等,计算结果得到ABS、DNV、CCS、BV等多方认可。

(2)水动力性能分析

基于三维势流理论或CFD原理,模拟船舶与海洋结构物的阻力、推进、操纵与耐波等问题,计算船舶阻力、动力响应、波浪载荷与长短期预报等,提供优化设计方案。

(3)养殖装备技术服务

完善养殖装备研发技术体系,解决企业技术难题。承担了鲍鱼养殖平台、旋转型养殖平台、环形养殖平台、船型养殖平台等多种新型养殖平台的水动力与结构强度计算、疲劳计算、系泊缆设计选型与强度和疲劳计算、结构屈曲计算、多体系泊计算等计算工作。

(4)工程演示动画与效果图制作

建立船舶与海洋结构物模型,采用动画软件制作,制作工程施工演示动画。

(5)新型装备设计

结合船舶与海洋工程装备领域发展趋势,应用创新设计理念及新技术,面向风电行业、旅游行业、海上渔业、游艇行业等使用方需求,量身设计新船型与海洋结构物。

六、代表性成果

(1)论文

[1] Hu Z, Tang W, Xue H, et al. A SIMPLE-based monolithic implicit method for strong-coupled fluid–structure interaction problems with free surfaces[J]. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2016, 299: 90-115.

[2] Hu Z, Tang W, Xue H, et al. Numerical study of rogue wave overtopping with a fully-coupled fluid-structure interaction model[J]. Ocean Engineering, 2017, 137: 48-58.

[3] Hu Z, Zhang X, Li X, et al. On natural frequencies of liquid sloshing in 2-D tanks using Boundary Element Method[J]. Ocean Engineering, 2018, 153: 88-103.

[4] Huang X, Chen W, Hu Z, et al. Application research of an efficient and stable boundary processing method for the SPH method[J]. Water, 2019, 11(5): 1110.

[5] Zhang X, Hu Z, Cui W, et al. On Numerical Stability of SPH Method in Solving 3D Elastic Solid Problems[J]. Naval Engineers Journal, 2019, 131(3): 131-143.

[6] Hu Z, Zhang X, Li Y, et al. Numerical study on hydroelastic interaction between solitary wave and submerged box[J]. Ocean Engineering, 2020, 205: 107299.

[7] Hu Z, Zhang X, Cui W, et al. A simple method of depressing numerical dissipation effects during wave simulation within the Euler model[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2020, 39(1): 141-156.

[8] Guo J, Chen Z, Dai Y. Numerical study on self-propulsion of a waterjet propelled trimaran. Ocean Enginering, 2020, 195: 106655.

[9] Guo J, Zhang Y, Chen Z, Feng Y. CFD-based multi-objective optimization of a waterjet-propelled trimaran. Ocean Enginering, 2020, 195: 106755.

[10] Gao B, Wang G, Li Z, et al. A Novel Exponential Type Anti-windup Method Applied to the Power Converter in the Marine Electrical Propeller System, IET Power Electronics.

[11] 张晓莹, 扈喆, 林国珍, 罗春莲. 某观光竹排侧翻风险评估与安全整改措施研究[J]. 船舶与海洋工程, 2018, 34(02): 68-73.

[12] 林国珍, 扈喆, 张晓莹, 李妍, 李晓文. 海上养殖平台系泊系统耦合动力响应与疲劳计算[J]. 船舶工程, 2020, 42(03): 109-115.

[13] 张晓莹, 扈喆, 林国珍, 李妍, 李晓文. 海上养殖平台系泊系统耦合动力分析[J]. 船舶与海洋工程, 2021, 37(01): 10-14.

[14] 张涵, 扈喆, 林国珍, 张晓莹. 单点悬挂式结构物水动力性能和结构强度分析[J]. 船舶与海洋工程,2021,37(03):29-33.

[15] 扈喆, 张晓莹, 李妍, 李晓文. 一种改进的浮体运动响应间接时域计算方法[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2021(10): 1-8.

(2)专利

[1] 一种有限元总刚度矩阵的生成方法及终端,2019.12.06,中国,CN201911238615.7

[2] 一种漂浮式海上风光储发电系统雷达测风移动平台减摇基础承台,2020.05.12,中国,CN201921475709.1.

[3] 一种海底管道试验管件划线装置及方法,2017.12.19,中国,CN201711361200.X

[4] 一种高可靠漂浮式海上测风移动平台风光储直流电力系统及控制方法,2021.01.29,中国,ZL201910841002.6.

[5] 海上平台风光储直流供电系统中风力发电虚拟感抗控制方法,2019.08.20,中国,ZL201710934513.3.

(3)软著

[1] 节点疲劳校核分析程序, 2019.1.18, 2019SR0065454.

[2] 锚链疲劳强度计算校核程序, 2019-02-02, 2019SR0126308.

[3] 管结构屈曲校核程序, 2019-01-18, 2019SR0063268.

[4] SloshingBEM, 2018-07-05, 2018SR522319.

[5] FEMIVF, 2018-07-05, 2018SR52333.

[6] SloshingRS, 2018-07-05, 2018SR522328.

[7] 螺旋桨规范强度校核程序, 2018-07-05, 2018SR522323.

[8] 计算机图形学教学演示程序, 2018-07-05, 2018SR522310.

[9] 船体结构设计分析与智能优化软件, 2018-03-01, 2018SR365188.

(4)规范

推动地方行业规范制定,参与制定了《海水鱼类养殖塑胶渔排技术规范》和《鲍(参)养殖塑胶渔排技术规范》。

七、联系我们

联系人:扈喆

电话:15960385526

邮箱:zhehu@jmu.edu.cn

地址:集美大学轮机工程学院育才楼304室



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