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海洋计算数学研究团队

发布者：拉斯维加斯0567CC 发布时间：2020-11-06 浏览次数：1696

将微分方程建立在祖国的万里海疆，

一起去发现格林函数的妙用，

研究核函数的机理，

领略数值世界的无限风光，

通过数值方法探索海洋环境的奥秘。

一、团队基本情况

团队简介

海洋计算数学研究团队以海洋波浪能开发、海洋环境数值模拟等实际问题为牵引，将数值计算理论与实际背景相结合，开展光滑粒子法、快速多极子边界元算法、海洋环境数值模拟研究。团队近五年负责（参研）各类项目20余项，总承担经费2000余万元；在国内外学术期刊上发表学术论文100余篇，发明专利10余项。本团队致力于将数学与我校的“三海一核”背景相结合，使数学学科服务于国家战略，培养具有坚实的数学理论基础和较高技术研究水平的复合型人才。

团队现有教授1人，研究员2人，副教授2人，讲师3人，在读硕士生17人。

团队负责人:郑雄波

教授，流体力学博士，博士生导师，全国海洋能转换技术标准化委员会委员，致力于流体数值计算、海洋波浪能转换理论与技术的研究。

近年来主持或参与了多项国家及省部级科研项目，其中主持工信部高技术船舶科研项目课题1项、子课题2项、国防基础科研计划项目1项、JKW创新特区项目1项、国家自然科学基金面上项目1项、横向课题1项，参与国家自然科学基金重点项目1项、国家海洋能专项1项、国家863计划项目1项。

发表学术论文20余篇，其中SCI检索论文10余篇，TOP期刊论文2篇，申请发明专利8项，参与出版论著1部。相关研究成果获得中国海洋工程咨询协会海洋工程科学技术奖（技术发明奖）一等奖、中国电力工程协会科技进步奖一等奖、中国造船工程学会科技进步奖二等奖、黑龙江省高校科学技术奖一等奖各1项。

张晓威，教授，拉斯维加斯0567CC教学副院长，负责拉斯维加斯0567CC的教学管理工作，校数学建模竞赛培训教练。主要从事数值计算、应用数学、数学理论在图像及信号处理中的应用等方向的研究工作，发表论文30多篇。现任黑龙江省数学会常务理事、黑龙江省工业与应用数学会理事。

宋振亚，博导，物理海洋学博士，自然资源部第一海洋研究所物理海洋室主任、研究员，自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室副主任，中国海洋学会海气相互作用专业委员会秘书长，中国计算机协会高性能计算专业委员会委员，Ocean Modelling执行编辑。一直从事海洋与气候数值模拟、高性能计算以及机器学习应用等方面的工作。发展了两代包含海浪的地球系统模式FIO-ESM，完善了地球系统模式所包含的物理过程，探索了海浪在气候系统中的作用及机制研究；基于FIO-ESM建立了短期气候预测系统，为ENSO会商、极地科考以及重大事件等提供科技支撑；提出了数值模拟与机器学习深度融合的6个途径，尝试了机器学习在海洋与气候快速预报、模式结果订正等方面的应用；开展了海洋数值模式基于国产处理器的高效并行算法和地球系统模式的负载均衡算法等研究，实现了数值模式的大规模高效并行。现主持多项国家自然科学基金项目，发表学术论文70余篇，引用1700余次。

乔方利，研究员，我校兼职博士生导师，自然资源部第一海洋研究所副所长、二级研究员，联合国“海洋十年”规划委员会（EPG）专家。原创建立了浪致混合理论，建立了国际首个实质性耦合的全球高分辨率海浪-潮流-环流耦合模式、考虑海浪飞沫等物理过程的新型台风模式以及首个包含海浪的气候模式。突破了超千万核的海洋模式大规模高效并行算法和资料同化等核心技术，开发了海洋耦合业务化预报系统。在本研究领域主流学术期刊近三年发表论文30余篇，获国家首届创新争先奖和多项省部级一等奖，在该方向承担了国家基金委创新研究群体等多项国家级科研项目，在海洋数值模式发展与应用这一尖端技术领域实现了跨越式发展。

研究方向：物理海洋，数值计算，海洋环境数值模拟。

杨丽宏，副教授，硕士生导师。中国工业与应用数学学会理事；计算数学学会委员；中国高等教育学会教育数学专业委员会理事。主持、参与各类基金项目多项，其中国家自然科学基金项目1项。在国内外学术刊物和重要会议上发表论文20余篇，其中SCI检索10篇。

研究方向：数值计算与优化。

周双红，讲师，参与国家自然科学基金项目2项，参与工信部高技术船舶项目1项，主持和参与横向课题2项，主持高校专项基金3项，参与编写教材3部；在国内外学术期刊发表论7篇，被SCI和EI检索5篇。

研究方向：流体计算，电磁建模和电磁计算，盲源信号分离。

李晓乐，讲师，参与国家自然科学青年基金1项，参与中央高校专项基金项目1项，以第一作者或通讯作者发表SCI论文4篇。

研究方向：变限积分法、间断Galerkin法、高精度守恒数值格式研究、海洋环境数值模拟。

刘鑫旺，讲师，船舶与海洋工程专业博士，从事大学数学分析与数学竞赛教学，船舶与海洋工程结构物性能优化设计、船海计算流体力学等研究；参与科技部国家重点研发计划1项、工信部高技术船舶专项课题1项、海军装备预研项目3项等；自主开发了大型固定风场布局快速优化软件等。发表期刊与会议论文20余篇，其中SCI/EI检索12篇，博士期间获得ISOPE（国际海洋与极地工程师学会）杰出研究生学术奖学金、上海市力学学会优秀力学学生等奖励与荣誉称号。

二、科学研究方向

1.流体计算数值方法研究

（a）光滑粒子流体动力学研究

光滑粒子水动力算法（SPH）属于计算流体力学中的一种无网格粒子法。团队现致力于将SPH算法应用于多孔介质流，流固耦合，流体碰撞雾化等流体力学问题中。

推板造波

波浪与浮体的相互作用

（b）快速多极子边界元算法

快速多极子方法是一种加速技术，在求解边界积分方程时将计算区域划分为近场和远场部分；根据传统的边界元法计算近场部分，远程部分采用快速多极子法，大大提高了计算速度。团队现将快速多极子边界元算法广泛应用于力学，电力学，流体力学等领域中，并主要致力于多体波能装置耦合的水动力算法研究。

利用快速多极子边界元方法计算振荡浮子式波浪能装置的水动力系数：

附加质量

辐射阻尼

2.基于海洋环境数值模拟的研究

（a）浪致混合理论

在海洋环境下，海浪研究的一个重要部分是海浪及破碎在海气交换、上层海洋混合中的作用。团队兼职博导乔方利研究员原创性的提出了浪致混合理论，改进了现有混合参数化方案中上层海洋混合不足的问题，改善了海洋和气候模式对海洋上混合层的模拟。

浪致混合理论方程：

（b）海洋预报及再分析产品的制作

团队基于原创的浪致混合理论自主发展了不依赖模式海洋全要素同化系统，突破了高效并行算法，保障能力跃居世界前沿，并于2018年发布21世纪海上丝绸之路海洋环境预报系统，在日本核泄漏事件发生后在一周内便对泄漏核物质漂移方向进行了准确预测并发表研究结果，将流体数值计算和海洋环境数值模拟研究充分利用到了实际应用中。