空泡研讨会-简介

2013年2月23日,上海交通大学

2011年6月18日,浙江大学

空化是高速水动力学的前沿课题。鉴于我国新型舰船和水中高速航行体研发与空化密切相关,急需空泡水动力学基础研究为解决重大工程水动力学关键技术提供新知识和新方法。中船重工第七0二研究所董世汤先生和上海交通大学何友声先生于2009发起组织“空泡水动力学研讨会” 。

为了有组织、有计划、有目标地组织实施研讨会工作,并使之成为一个长期并定期的研讨会。由中船重工第七0二研究所、上海交通大学和浙江大学有关教授组成了指导小组(Steering Group),负责制定研讨会的实施方案。待条件成熟时可逐步扩大参加单位及人员。指导小组人员包括(1)中国船舶科学研究中心:董世汤、颜开;(2)上海交通大学:何友声、鲁传敬、刘桦(兼秘书);(3)浙江大学:邵雪明。 2009年2月17日,指导小组在上海交通大学徐汇校区举行了首次会议。

空泡研讨会聚焦云空泡和涡空泡发生和演化、空泡群溃灭规律及载荷、 空化流的数值模拟和预报、空泡噪声规律、空泡剥蚀机理等前沿领域,研讨囯外的新近文献和国内各单位的研究工作,深入交流这方面的研究进展,掌握学术发展的前沿动态,了解空泡研究的新方法和新技术。参加研讨会的人员包括以上各单位的教师和研究人员、青年学者和研究生。研讨会利用周末时间,每次研讨1-2天,参加人数达60余人。

自2009年以来,在董世汤先生和何友声先生的带领下,研讨会分别在上海、无锡和杭州举行。承办单位包括中船重工第七0二研究所、上海交通大学、浙江大学、中船工业第七0八研究所等单位,已组织了52次。近年来,参加研讨会的队伍不断壮大,上海大学曾参与组织研讨会,武汉大学、中山大学、广州大学等高校的师生参加了部分研讨会的活动。《水动力学研究与进展》编辑部大力支持该系列研讨会,并于2017年在Journal of Hydrodynamics上为该研讨会的新近研究成果出版专栏。

精细安排的研讨内容、宽松自由的研讨氛围、坚持不懈的求真态度、形式多样的合作研究已成为空泡水动力学研讨会的特色。该系列研讨会培育了一支活跃在国内外学术舞台的空泡水动力学研究队伍,在水动力学基础领域不断做出具有较高显示度的研究成果,在解决重大工程关键技术方面不断做出重要贡献。

LES V&V 规章

1. 应遵循讨论民主、平等、求真、务实学风。
2. 尊重知识,尊重科学沙龙讨论的成果,不以沙龙集体署名而以具体工作的沙龙成员署名,但在致谢中要对沙龙表示感谢。沙龙保护每个参与方在讨论中产生的想法,学术观点,以及成果的原创性。每次沙龙有专人负责会议纪要并发所有参加者审核批准。一般情况下,提出具体思路和方法的学者应作为首次所发表文章的通讯作者,而实现者是第一和其他作者,以后再发表论文,原创者就不是通讯作者了,只是引用第一次的原创论文。
3. 沙龙成员要把近期准备发表的相关论文的纲要告知沙龙成员,不需要告知具体信息,让沙龙的成员能及时获取相关信息。
4. 沙龙成员之间合作本着尊重知识、尊重科学、实事求是精神事前协商确定署名。
5. 沙龙讨论的内容,沙龙成员不得私自向外泄露或发。
6. 本沙龙属于民间科学技术基础研究讨论,不涉及国家、军事和企业秘密。

LES V&V 沙龙第一次会议

从左至右依次为:周连第(中船编印社)、季斌(武汉大学)、费玉清(中国船舶科学研究中心)、张伟(中国船舶及海洋工程设计研究院)、程怀玉(武汉大学)、徐畅(中国科学院力学研究所)

从左至右依次为:马峥(中国船舶科学研究中心)、周连第(中船编印社)、季斌(武汉大学)

一、沙龙成员

 本次沙龙活动参与成员11位,来自于6个单位,具体如下:
1. 邢涛                                Associate Professor of the Mechanical Engineering Department at University of Idaho  E-mail: xing@uidaho.edu  Web: http://www.taoxing.net
2. 季斌、程怀玉、龙云       武汉大学
3. 王一伟、徐畅                  中国科学院力学研究所
4. 张楠、邓玉清                  中国船舶科学研究中心
5. 张伟                                中国船舶及海洋工程设计研究院
6. 马峥、周连第                  水动力学研究与进展编辑部(沙龙组织单位)

二、关于LES V&V规章的讨论

现将沙龙的具体规章修改如下,请沙龙成员审核,有修改建议请告知。

1. 应遵循讨论民主、平等、求真、务实学风

2. 尊重知识,尊重科学沙龙讨论的成果,不以沙龙集体署名而以具体工作的沙龙成员署名,但在致谢中要对沙龙表示感谢。沙龙保护每个参与方在讨论中产生的想法,学术观点,以及成果的原创性。每次沙龙有专人负责会议纪要并发所有参加者审核批准。一般情况下,提出具体思路和方法的学者应作为首次所发表文章的通讯作者,而实现者是第一和其他作者,以后再发表论文,原创者就不是通讯作者了,只是引用第一次的原创论文。

3. 沙龙成员要把近期准备发表的相关论文的纲要告知沙龙成员,不需要告知具体信息,让沙龙的成员能及时获取相关信息。

4. 沙龙成员之间合作本着尊重知识、尊重科学、实事求是精神事前协商确定署名。

5. 沙龙讨论的内容,沙龙成员不得私自向外泄露或发。

6. 本沙龙属于民间科学技术基础研究讨论,不涉及国家、军事和企业秘密。

三、LES V&V的成员发言

首先由邢涛教授通过Skype发言,邢涛教授认为CmCn是常数,这对于不同的网格是不对的,这个常数有时候是0.6有时候是2,实践下来是1.5,但这个值是管道流动值还是普遍值呢?邢涛教授最近打算发表一篇关于channel flow的文章,认为大涡模拟V&V非常有前景,是打算一直进行下去的课题。

第二位发言的是邓玉清,具体内容见ppt。第三位发言的是龙云,具体内容见ppt。第四位发言的是徐畅,具体内容见ppt。第五位发言的是张伟,张伟老师提出法国的学校举办过两届关于大涡模拟与RANS的差异的研讨会,并有会议的论文集,并指出,①有些误差是非线性的,误差不是在一个路径上②把“统计量”和“流场”同时考虑进去,因为研究的目的是为了评估算法的正确性。

第六位发言的是周连第老师,周老师指出作为一位以前研究CFD的专家,以前总是一直被应用客户质疑CFD的实用性,这就是做V&V的紧迫性,推荐邢涛教授的V&V的第二个假设,有的学者例如季斌做大涡模拟LES都只用一套网格,原因就是计算量太大(而且数值误差和模型误差是耦合的,V&V何从下手。) 所以,如果第二个假设可以实施,LES V&V也可以套用RANS V&V,邢涛GFGeneral Framework)于2015年发表于JHD,提出了二个假设,数值误差和模型误差是可以解耦的,可以独立进行评估的,那后续的问题就可以用RANS解决了。认为大涡模拟与RANS的最主要区别是大涡模拟认为模型和网格是相关的,RANS则是二者无相关性。

四、关于LES V&V的讨论

首先邢涛老师指出①徐畅应该在对比值的图表中指出区间的不确定性,②周老师提出的关于改变Cs值的建议非常好,但是存在数学计算可行,物理角度有争议,如果固定网格改变滤波尺度,可避免关于Cs的物理争议。

建议后续沙龙按照研究的不同领域,像Open Foam一样分组举办会议,以提高相关的具体case,因为同一个安全系数需要很多案例。

周连第老师指出,邓玉清计算了6套网格,固定y+,用不同网格做,张楠按RANS V&V方法计算,这是否算解耦,要分析;在表示网格疏密度,建议在通常用网格数表示时,同时采用网格密度或网格尺度比较严谨。

                   网格密度=网格数/计算域体积

                   网格尺度=计算域体积/网格数        

 周老师倾向于用网格尺度,可能与大涡模拟的滤波宽度建立联系。

马峥老师指出龙云的ppt里计算了时间步长,需要注意时间步长与网格有无关联,大涡模型和RANS模型的区别在哪里,马老师认为主要区别不在于是否方程和模型是关联的,而在于趋势不同。

张伟指出大涡模拟的验证与确认较RANS方法的要复杂,法国学者P.Sagaut在其论文中指出,有趣强非线性的原因,误差与计算得到的流向相互作用,使得计算所得流动有各尺度上的受误差影响难以简单的提取,类似的,不同的变量所受到的影响也是不同的,各同行均匀发展湍流的LES模拟表明,由单一变量定义的不确定度和误差无法描述LES计算的误差和不确定度。因此计入了yPcError Candscap。方法评估,建议用简净模型评估,误差不确定性分析方法,大家共同提供数据,以支撑数据分析。

五、讨论近期工作

周连第老师指出,王一伟自由表面对云空泡的影响,和邢涛合作至少要计算8套网格,验证邢涛的管道流动V&V结论。

邢涛教授指出,会议要分组举办,模型、网格、计算方法,这三者有其一不同,就无法进行比较。

邢涛教授还提出一些想法:

1. 类似于ITTC,感觉有必要成立一个国际委员会,比如International Committee on LES V&V. 委员会下可以设分委员会(每个分委员会侧重在LES 不同的应用,如管道流,自由面流,传热,传质等)。同时可以邀请国际著名的学者参与或担任顾问。

2. 应该邀请国内更多的高校、研究所参与。

3. 邢涛教授自己打算写另一篇文章,题目初定为“Roadmap to LES V&V and Open Questions”。邢涛教授2015文章只是提出了理论框架,并没有给出具体的实现步骤。从同仁们的问题中,感到有必要写一篇文章做一个比较系统的回答。同时给出LES V&V 的路线图。当然我自己在很多问题上也是只知道皮毛。而有些问题则没有人知道答案,可以列为OPEN QUESTIONS