附件2018年国家科学技术奖提名项目公示内容9

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1、附件：2018年国家科学技术奖提名项目公示内容9项目名称海洋工程非线性水波动力学研究提名专家何琳，中国工程院院士；工作单位：中国人民解放军海军工程大学；从事专业：船舶与海洋工程提名专家意见：海洋工程在国民经济发展中越来越重要，海洋工程水动力学研究关系海洋工程的安全和高效运营。该项目围绕海洋工程水动力学及其应用这一关键科学问题，在海洋工程水动力学的理论分析，数值模拟和工程应用方面开展了具有原创性的研究工作，取得了丰硕的成果。这些成果对认识海洋工程非线性水动力学相关机理、理解非线性波浪传播演化规律、分析海洋工程结构物水动力学性能和结构安全具有极为重要的科学意义。项目组针对非线性波浪的演

2、化控制方程的数学结构进行了系统深入的研究，基于偏微分方程解析解可由简单微分方程进行表达，提出求解非线性方程的子方程方法，为求解一类非线性偏微分方程找到了新的路径。构造了适用于一大批非线性发展方程的非线性水波解析解，有利于深入理解非线性波浪传播规律和相互作用机理。在数值模拟方面，该项目团队提出了光滑函数的统一构造条件和通用构造方法，建立了光滑函数构造与选择的基本准则，建立了SPH连续性分析理论，揭示了传统SPH方法精度低的根本原因，提出了SPH离散格式的连续性条件，发展高精度SPH离散格式，大幅度提高了计算精度。部分成果成功应用到我国第一艘海洋核动力平台示范工程中、南海岛礁超大浮体、

3、舰船水下爆炸等国家重大海洋工程水动力分析中。该项目在相关领域的国际高水平期刊发表了大量具有影响力的论文，研究成果在国内外同行中产生了广泛影响。鉴于此，推荐国家自然科学奖二等奖。项目简介：本项目围绕海洋工程非线性水波动力学及其应用这一国家重大需求和科学前沿方向，在国家重大基础研究计划、国家自然科学基金创新群体资助下，以高精度、稳定性和系统化为目标，从解析和数值角度系统开展了海洋工程非线性水波动力学的理论分析和计算方法，分析了非线性水波的发展传播规律和非线性相互作用规律，对揭示海洋工程非线性水动力学发生机理具有重要科学意义，具体科学发现为：1.基于符号计算系统和非线性水波问题特点，提出

4、求解非线性方程的多种解析方法，在有理逼近、多孤立波解构造方面提出了“子方程法”、“离散微分变换法”和“离散同伦分析法”，被国际上命名为范氏子方程（Fansub-equation）法，构造了浅水双孤立波相互作用、深水包络孤立水波等解析解，被称为“原创性和开拓性”工作，发现新的孤立波解在南海岛礁波浪再现并应用于岛礁波浪预报。2.建立了SPH方法光滑函数构造与连续性分析的基本理论。发展了SPH方法高精度离散格式和界面处理方法。提出了基于压力连续假设的多相流SPH新模型，从理论上和计算上保证多相界面处应力和速度的连续，和物理实际相统一。被评价为：“构造的四阶光滑函数表现最好、具有最小的误差

5、、也更稳定”，“获得了更高更好精度的光滑压力场，证明了模型有效性”、“可以避免计算中负密度压力导致的数值不稳定”。3.对南海波浪进行了实测和模型试验，发现多个孤立水波符合理论分析结果，建立了南海孤立水波及其相互作用理论模型，应用到南海超大浮体海洋波浪环境的预报评估和演化分析中。以SPH作为核心计算方法模拟水下爆炸过程，形成“水下爆炸数值仿真系统”并交付海军试验基地使用；非线性波浪载荷及SPH计算砰击应用于我国第一艘海洋核动力平台示范工程中。成果为非线性水波动力学的模型求解、非线性传播与作用规律、数值模拟方法效率提升提供了新的理论依据，出版中英文专著7本（中文专著4本，英文专著3本）

6、，8篇代表性论文WOS和CNKI总他引1655次，其中SCI他引1358次，成果被国际权威同行广泛引用和高度评价，构造非线性孤立水波解析解的方法被命名为“Fansub-equation方法”。项目培养了青年长江学者1名，国家优青1名，辽宁省青年科技奖获得者，完成人连续入选Elsevier高被引学者。研究成果对海洋工程结构物的安全设计具有重大工程应用背景，获教育部高等学校优秀科研成果奖自然科学一等奖1项和省部级自然科学二等奖3项。客观评价：该项目在理论和数值方面取得的成果被国际权威同行大量引用和高度评价，构造非线性孤立水波解析解的方法被命名为“Fansub-equation方法”，在

7、数值方面提出光滑函数构造方法和粒子近似法并进一步应用到不同领域。发现点（1）评价：美国明尼苏达大学的Yomba教授多次引用、推广我们的工作，并进行了大段评价，在论文题目中多次称之为“Fansub-equationmethod”，“范的方法不仅给出了统一构造各种行波解，而且给出了利用5个参数分类行波解的原则。范方法的重要性在于不仅展现了方法的一般性，而且这种方法可获取Riccati方程、辅助方程、椭圆方程和广义Riccati方程的所有解。…Fan方法的重要特征表现在它不