哈尔滨工程大学船舶工程学院助理研究员王永魁 醉心船舶事业 创新执着无悔.pdf

2024 年第 2 期11中国高新科技TECHNOLOGY TALENT|科研达人全球变暖为全世界带来了很多棘手的问题，但对于北极航道的开拓起到了极其重要的作用，也进一步为北极地区航运价值的开发和其丰富自然资源的研究提供了便利。然而，想要参与北极未来资源开发和航运活动，极地船舶与海洋结构物等极地装备必不可少，这一趋势促使越来越多的青年科研工作者加入到极地船舶设计与安全运营的研究大潮中，哈尔滨工程大学王永魁便是其中之一。十年深耕，赋能极地船舶结冰预报2013 年 8 月，怀揣着“海洋强国梦”，来自江苏徐州的王永魁报考了哈尔滨工程大学，并毅然选择了船舶与海洋工程专业。本科学习期间，他就显现对船海知识的浓厚兴趣，并探索将所学知识用于解决实际工程问题，曾获全国“TRIZ”杯大学生创新方法大赛二等奖 2 项、全国海洋航行器设计与制作大赛二等奖 2 项；同时，他还热衷于学生工作与公益实 践，曾获中国大学生自强之星提名奖、黑龙江省三好学生、校优秀共产党员、校优秀学生干部标兵等荣誉称号。他始终严格要求自己，力争将每科成绩做到优秀，并努力帮助其他同学提高学习成绩，最终以 92.45 分的优异成绩保送至本校直博，继续服务于“海洋强国”战略。2017 年 9 月，王永魁如愿进入极地技术与装备创新研究团队攻读博士研究生，在经过大量文献调研后，他发现我国在极地装备结冰预报领域起步晚、基础薄、手段匮乏，核心难点包含结冰机理不清晰、结冰过程难预报、结冰影响难评估等，是制约我国极地装备研发的核心问题之一。2019 年，Nature证实了“冰核超过临界尺寸才会结冰”的百年预言，王永魁深入理解微观冰核生长是实现宏观结冰精细化预报的关键，微观冰核生长-宏观结冰形貌的跨尺度信息协同机制不清楚，导致“结冰机理不清晰”。为此，王永魁建立了基于溶质反扩散理论的宏微观结冰跨尺度信息传递机制，将二次枝晶臂长、过冷度等微观信息传递至宏观模型，计算结果与主流 CFD 软件 FLUENT 结果相比，误差由 23%降低至 6%，成果发表在流体力学顶刊Physics of Fluids，获得了瑞典皇家理工学院、清华大学等多所知名高校学者认可；船舶结冰是多相态复合的复杂热质传递过程，过冷效应和盐水膜流动导致液固相变呈现强非线性特征，进而导致“结冰过程难预报”，王永魁突破了速度/压力/温度/盐度耦合求解技术，发展了计及传热影响的气/液/冰/固多相界面耦合追踪方法；基于上述基础性问题的突破，王永魁对结冰冰形的宏观形貌实现了较高精度的模拟，成果应用于全球首座极区半潜钻井平台“维京龙号”等重大装备设计。哈尔滨工程大学船舶工程学院助理研究员王永魁醉心船舶事业 创新执着无悔 文杨烁朱琳 2024 年第 2 期12中国高新科技科研达人|TECHNOLOGY TALENT突破基础性科学问题的同时，王永魁还善于发现实际工程问题。2018 年，他所在团队获批科技部国家重点研发计划极地气垫破冰/运输平台关键技术研究项目，极地或冰区低温环境下气垫平台在覆雪冰层上运动时，桨叶遇水蒸气产生凝华结冰或遇上过冷水产生滴状结冰，会使主机功率不足或超负荷运转，并伴有桨叶振动，严重时降低螺旋桨推进效率，威胁气垫平台冰上运输性能。为此，王永魁开展了雾化水滴喷射管系结冰试验和空气螺旋桨结冰数值模拟，相关成果有力支撑了空气螺旋桨的选型设计，协助团队研发了国内首个具有自主知识产权、兼具破冰与运输功能的新型极地气垫平台，填补了我国在极地物资及人员转运/极地环境监测领域的装备空白，平台受邀参加 2019 年中国国际海事技术展览会，被中央电视台朝闻天下等栏目报道，引起了行业的广泛关注。如今，王永魁已经在船海装备领域深耕十年，成绩卓著，但他知道，极地船舶结冰预报体系的建立并不是一蹴而就的，仍需要以执着的求索精神继续攀登。风劲扬帆，在广袤的蓝海创新前行未来已来，维变不变。随着世界各国不断加快在极地船舶与海洋事业研究的步伐，王永魁深切地意识到，我国想要在这一领域处在领先位置，须以只争朝夕的拼搏、勇往直前的豪迈继续进行自主创新和突破。2023 年 1 月，王永魁进入哈尔滨工程大学力学流动站开展博士后研究，继续开展结冰机理研究。所在的极地技术与装备创新研究团队在我国率先提出并领先开展极地装备技术领域的前沿创新、基础研究和工程应用，突破了一批制约我国极地发展的装备与核心关键技术，已成为我国极地船舶与海洋工程领域核心支撑力量。王永魁总说，成果的取得不仅仅是自己一个人的功劳，更多的是来自团队的支撑和帮助。据悉，团队依托船舶与海洋工程“双一流”建设A+学科，近 5 年，获批科技部中国-俄罗斯“一带一路”联合实验室、工业和信息化部重点实验室、教育部虚拟教研室、黑龙江省协同创新中心、黑龙江省自然基金创新团队、黑龙江省优秀研究生导学团队。近 5 年，王永魁参与了团队国家自然科学基金重大项目等国家级科研项目 10 余项，在流体力学顶刊Physics of Fluids、船海领域顶刊Ocean Engineering等期刊发表论文 8 篇，申请发明专利 5 项（授权 3 项），登记软件著作权 4 项，参与编撰中文著作 3 部、英文海洋工程百科全书 1部。王永魁曾赴俄罗斯远东联邦大学参加冰力学冬令营，掌握低温环境冰试验方法，并多次参加全国计算流体力学会议、多相流年会等学术交流活动，并在船舶与海洋工程领域A 类会议 ISOPE 上完成“Numerical Simulation of Ice Crystal Growth”专题报告。未来，王永魁将继续秉承“哈军工”精神，依托“船舶与海洋工程”国家A+学科，围绕国家极地战略重大发展任务，在基础研究方面取得突破性进展，为服务国家海洋强国战略、极地战略及龙江振兴发展贡献青年力量。