本课题组长期从事计算流体力学和水动力学的前沿科学研究，提出了VPM和THINC/QQ等原创性的新型数值方法和模型，在提高非结构网格算法的计算精度和鲁棒性方面取得了显著成效。通过对规则波的数值模拟后发现，高精度方法在波浪的波幅和相位预测的准确性方面具有明显优势，数值解迅速收敛至理论参考解，大幅提高计算结果的收敛性和可靠性。相关成果发表在Journal of Computational Physics和International Journal of Multiphase Flow等国际公认的知名期刊上(详见：https://www.researchgate.net/profile/Bin-Xie-19)，具有良好的前期工作基础。我们将对本项目提供包括理论学习、编程训练以及研究指导等全方位的支持。

对学生的要求：

1. 完成高等数学和船舶流体力学课程；

2. 掌握C/C++等至少一门计算机编程语言；

3. 对计算流体力学和水波理论有一定了解并感兴趣。

研究内容及意义：

数值水池是以计算流体力学(CFD)为基础，通过数值方法求解流体控制方程对船海工程结构物的水动力性能进行预报和优化的前沿科学技术。和物理水池试验相比，数值水池具有成本低、周期短、获取信息多、精细化程度高和无比例尺效应等优点，已成为研究波浪及其对海洋结构物作用的有效工具。然而，现有的数值水池技术还建立在二阶精度算法的基础上，存在精度低、鲁棒性差、数值耗散大等显著缺陷，特别是在造波和波浪传播过程中容易出现严重的波幅衰减和相位偏移，如果不进行修正可能导致完全错误的结果。因此，不断完善和提高数值波浪水池的造波和消波技术，是研究波浪与船舶相互作用等工程问题的基础，具有重要的理论价值和实际意义。

预期目标：

1.  基于高精度方法建立二维数值波浪水池的造波模型；

2.  通过标准模型数据对造波的准确性进行验证和比较；

3.  利用该模型对波浪-结构物固耦合问题进行数值模拟研究；

特色与创新：

本课题将采用自主研创的高精度数值方法和两相流模型，不仅能显著提高计算精度和鲁棒性，有效降低数值噪音以及对网格质量的依赖性，而且在计算效率和可扩展性方面优势明显，在相关领域形成鲜明的特色和发展优势。