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情系海洋破万浪 迈向深蓝铸梦想

来源:  发布时间:2016-06-02

——记哈尔滨工程大学船舶工程学院段文洋教授
  
本刊记者 李晓文

  
  
  虽然一生中经历了很多事情,参加过很多会议,但对段文洋来说,近年来最让他难忘的一件事情,就是参加了2009年在伦敦举办的IMO国际海事组织温室气体减排国际谈判。
  在这次会上,以他为技术代表的中国船舶工业专家团队,运用他多年在船舶耐波性理论计算船舶波浪增阻方面积累的居于国际前沿的丰富论据,推翻了日本专家提出的一套按照他们的算法计算船舶能效性能的设计方案,避免了中国造船业在制定国际通行的船舶设计能耗标准时受到的冲击,为维护国家利益发出了“中国声音”。
  “我并不是一名政治家,而是一名纯粹的技术学者,只知道用事实和数据说话。但我确实因自己多年所学能为自己的国家做点贡献而感到高兴。”“勤来半生学,常为祖国忧”。这或许,就是段文洋多年躬身耕耘的真实写照。
  事实上,作为中国船舶与海洋工程研究领域的中坚一员,近年来段文洋在专业领域取得的系列创新成果,以及他在推动国际间的学术交流和他在人才培养等方面所取得的实实在在的成绩,为业界所共识。
  
谈经历:沐浴师恩完成人生蜕变
  
  有谁会想到,这样一位在专业领域里出名的海洋船舶专家,最初与海结缘却显得有些“误打误撞”。
  时至今天,段文洋身上依然还有着农村娃那份特有的纯朴和爽朗。他出生于1967年,河北人。凭借聪颖的天资和辛勤的努力,以优异的成绩一跃成为天之骄子。
  “因为是从农村里出来的,填报志愿时对学校和专业都不了解,所以征询了一下周边大家觉得比较懂的人的意见,我告诉他我只有一个最朴素的想法,就是要离开农村。他说那要不你就选船舶工程吧,学跟海洋相关的专业至少你应该不用再回到农村。又因为天大是当时华北一带数一数二的理工科学校,所以就这样上了天大海船系船舶工程专业。当时第一选择填的是船舶,第二是内燃机。现在想想命运有时候真是充满戏剧性。当初给我意见的人或许也不是很了解船舶这一专业,而且天大当时最好的专业不是船舶反而是内燃机。但如今回头看,这一选择也不坏,我就是一颗螺丝钉,到哪里就在哪里发光……”回忆起当初填报志愿的趣事,段文洋还忍不住拿自己的经历调侃一番。他说自己最幸运的事就是总在人生十字路口遇上引路人。而这,在后面的经历中也多有体现。
  就这样,一个怀抱纯朴梦想的农村娃,误打误撞地与海结缘。随着时间的推移,他对专业、对那片海的深情也日渐升温,从此再没离开过。秉持一贯勤恳扎实的作风,在天大的几年时间里,他的成绩一直排在班级前三名。本科毕业在即,他拿到了推荐读研的名额。又在师长的推荐下,慕名前往哈尔滨船舶工程学院深造。那里,是影响他一生的地方——
  “脚踏白山黑土,胸怀万里海天……”这是一座历史悠久、名人辈出的学府。这里不仅是国内第一艘实验潜艇、第一艘水翼艇、第一台舰载计算机等国内重大科研成果的孕育基地;而且还是很多海洋工程人才的孕育摇篮。这里既有白发苍苍、品德高尚的学术巨匠;也有兢兢业业、循循善诱的名导恩师……
  当背着一身简单行囊,只身搭火车北上的“农村娃”段文洋置身在这所巍巍学府,立即被它的气韵深深吸引,但他的寻师之路并不是很顺利,不是中意的导师不招收研究生,就是专业方向不对。好在一位师兄的话提点了他。这位师兄建议他追随专业领域的名师——贺五洲教授。但贺老师的专业是段文洋相对较弱的流体力学。“不会你可以学嘛!”一句话点醒了段文洋。是的,不会可以学,只要有心总能学明白。从此,这句话成了带他攻克一个又一个未知难题的精神指引。
  至今,段文洋还记得很清楚。那天,他只身前往贺老师的家里,言辞恳切地告诉他:“我想跟您学流体力学,虽然我自认为原来基础不是很优秀,但我很想把它学明白……”贺老被他的诚恳和信心所感动,决定将他收归门下。这是一位出了名的细致严师,在他的指导下,段文洋进步很快,迅速在这一领域夯实了基础。
  在段文洋的研究思路和哲学思辨逐渐成型之际,他很幸运地遇上了人生旅途的又一位重要恩师——戴遗山教授。他是我国船舶与海洋工程水动力学领域的著名专家,在国际水动力学界享有盛誉,在长达半世纪的科研和教学工作中,培养了一大批专业领域的优秀人才。在段文洋的记忆深处,戴先生亦师亦友,不仅治学严谨,而且对他的生活也关怀备至。在他的影响下,段文洋对专业领域的国际前沿问题有了更深入的探索,并形成了自己的体系。
  段文洋一直以人生路上不同的成长阶段都有“贵人”提点而感到幸运和自豪。他们各自身上闪烁的光芒,无论是从研的态度还是做人做事时所展现的精华品质,对他来说都是一笔宝贵的人生财富,值得他用一生去学习和品味。也正是这些“财富”,让他在近30年漫长的科研道路里,一路披荆斩浪,收获了常人难以匹及的硕果——
  
勤科研:机遇留给有准备、会创新的人
  
  每每谈及自己研究的对象,段文洋总是充满感情。
  人类自诞生以来,就从未停止过对海洋的探索。而这一切的前提,都离不开一种最基本的工具——船舶,它是人类探索和开发利用海洋的功臣。但是,您知道船舶是如何浮立于蓝海之中吗?当它受到风、浪等外力作用时如何能像“不倒翁”一样不倒?而它又是如何实现在水、甚至风浪的阻行中安全、舒适地向前行驶,且保持可控的?这些,实际上与船的浮性、稳性、快速性、耐波性等基本性能有关。
  从史前的原始木筏,到今天的高科技船舶,人类无穷的智慧和创造力也在船舶上得到了完美体现。如今,依然有一群专家,为了使船舶性能达到更高目标而不断努力。段文洋,是其中一员。20世纪90年代初,在跟随贺五洲教授攻读硕士学位的时候,他逐渐总结出了一套自己的研究思路和方法,并开始“站在前人的肩膀上”尝试创新。
  设计耐波性能良好的船舶、保障船舶海浪中航行的安全性和经济性都离不开船舶耐波性的合理预报。其核心科学问题就是航行浮体对波浪的绕射问题和航行浮体的水波辐射问题。行内有句通俗的话来概括这两种问题,即假设水动船不动时,就是绕射问题;而船动水不动时,就是辐射问题。
  传统采用二维切片理论来解决这一问题。该理论虽然简单,但水动力计算采用线性自由面水波假设,没有考虑非线性自由面条件。
  段文洋通过细心研究发现,贺五洲教授创新性地用简单格林函数方法解决了浮体二阶水波辐射问题,而绕射问题没有解决,在导师的鼓励下,他针对二阶绕射速度势问题,提出了匹配边界积分方程算法,大大提高了二阶波浪载荷求解的精度和效率。
  “在这一问题的解决过程中,我深刻体会到贺老师的品行风格,这实际上是与他之前的工作创新水平类似的工作,他没有做可能也是因为这一原因,而当我要去做时,他不但鼓励我,而且一点一点地将过去的积累和见解都传授给我,让我少走了很多弯路,尤其是在写论文的时候,大到方向的把控、小到哪怕一个标点符号是否符合标准,他都层层把关、无微不至……”段文洋回忆说。
  在兴趣的指引下,段文洋仅用一年时间就把这一创新性工作做完了。尽管可以毕业了,但是他并不急于一时,彼时贺教授拿到了哈尔滨工程大学史上第二个国家自然科学基金,而这一基金涉及的项目与一个居于国际前沿的研究课题——数值水池相关。“与以往偏向工程不同,基础研究能够帮助我们更深入理解事物。”做这一项目,段文洋和贺五洲教授做学问的初衷是一样的。而他后来在数值水池领域所取得的一系列创新成就,都得益于这次基础研究。
  1993年硕士毕业时,段文洋将他在二阶波浪绕射速度势理论方面的探索和在数值水池基础研究方面的成果集结成论文发表,赢得了业界的广泛关注。
  “万丈高楼平地起”,吃到创新甜头的段文洋更能体会到创新的可贵。因而在跟随博士生导师戴遗山从事科学研究的时候,他毫不犹豫地选择了当时在国际领域都没人做过的船舶大幅运动非线性水动力研究。为研究这一命题的可行性,他用了将近半年的时间。而在研究的一年多时间里,他经历了无数次失败。“创新不可能永远是一帆风顺的”,对创新深有体会的他显然知道挑战难免要尝到失败,而他更享受一番磨砺过后柳暗花明的成就感和价值感。为早日寻找到他所需要的解决方法,那段时间里,他没日没夜地埋首于国内外各种相关文献中。浩瀚书海里潜藏的巨大知识宝库,不仅能够帮助他寻找解决方法的灵感,还为他之后将专业领域里的相关知识和顶尖科学家信手拈来埋下了深刻伏笔,福及一生。
  “在整理博士论文时,我深刻体会到了戴老师的精益求精和精深的学术造诣。在他指导下,我摒弃了之前论文平铺直叙的写法,而是从问题引导至方法,从简单到复杂,充分摆出论证和论据形成思辨体系……”这一论文最终获得了教育部首届全国百篇优秀博士学位论文奖。
  “永远前进”,是段文洋的一贯态度。虽然科研取得了一定的成绩,但他并没有满足于此停滞不前,而是抓住一切机会不断提高自己。
  博士毕业后,段文洋留校任教,日子过得相对平稳。于是他又到中国舰船研究院船舶与海洋工程博士后流动站(702所)做了两年的博士后。且于1998年前往英国Southampton University任皇家学会研究员。
  侨居海外的一年时间里,段文洋除了日常的科研工作,把大部分时间都放在了图书馆。他把国际专业领域里的文献和著名期刊几乎都读了个遍,为自己储备了很多居于国际前沿的知识和思想。这边在国外全心积累的同时,那边国内的好消息纷至沓来:先是他的博士论文获得全国百篇优秀论文奖,并因此可以获得申请专项资助的机会;二是他申请的国家自然基金获得批复;再就是先后获得新世纪优秀人才、长江学者特聘教授……
  虽然身居海外科学殿堂,但大洋彼岸祖国对优秀人才张开的怀抱让段文洋在结束工作后义无反顾地回到了这片能助他实践梦想的温土,凭借各项资助,加上他在国际领域积累的前沿学术知识和广阔的人脉,此后,他的科研之路显得更具前瞻,融会贯通、游刃有余。
  新世纪之交,段文洋的研究方向在原基础上向更深、更广的领域延伸,面向高性能舰船、节能减排船舶、新型深海平台等船舶与海洋工程领域发展前沿需求,系统地研究和发展了船舶与海洋浮体在波浪中运动的水动力学新理论,包括在海洋浮体波浪漂移力理论研究方面和在流体与结构物砰击模拟理论领域有诸多创新贡献。系列成果发表在应用海洋研究、海岸工程、伦敦皇家学会会刊等国际期刊上。
  尤其在数值波浪水池理论这一国际前沿领域收获丰硕。近十年来,研究非线性波物相互作用的数值波浪水池技术(NWT)成为前沿,凭借对科学前沿敏锐的洞察力,段文洋利用优博资助在这领域展开了深入探索研究。
  2003年,前往英国伦敦访问的段文洋在听报告时了解到拉格朗日无网格法,他敏锐感觉到这一技术的发展潜力,恰巧在伦敦书店找到介绍这一技术的专著,回程时在飞机上就开始研究,一个礼拜后,他率先在船舶与海洋工程领域开展基于拉格朗日粒子的无网格SPH计算方法研究工作,并因此提出了高阶精度的无网格K2_SPH新理论,发展了模拟波浪翻卷、破碎的全非线性数值水池新技术。此外,他还针对非线性和强非线性波浪模拟的挑战,发展了可模拟三维非线性水波传播的流体层析GN理论高效新方法。
  值得一提的是,博士毕业后十几年的时间里,他一直坚持思考和研究高精度船舶水动力计算理论方法,2010年,他独创性地提出泰勒展开边界元理论,解决水动力学方面一直难于精确解出的非光滑边界流体速度问题,终于达到了现有方法中的最高精度。这是2008年,段文洋教授与戴遗山教授合作中文专著《船舶在波浪中运动的势流理论》时的一个悬而未决的问题。
  “回顾这些年,我其实就干了一件事情,就是围绕数值水池这一大的研究方向在走,我一直坚信只要确定了自己的目标,你需要做的就是持之以恒地朝前走,不管走多远,你终会有所获……”一生只干一件事情,对段文洋来说,惟一心一意,才能到达大洋彼岸。
  
奔未来:承前启后向深蓝
  
  “一花独放不是春,百花齐放春满园。”从20世纪80年代到新世纪初,十多年埋首向前,风雨磨砺,当年那个不知海为何物的农村娃已经成为国际船海专业领域知名的专家。而此时的他,肩上更多了份承上启下,带领学科发展和培养新人的重任。
  从2001年至2009年间,他担任了哈尔滨工程大学船舶工程学院副院长,且从2008年后担任深海工程技术“高等学校学科创新引智计划”(又称“111计划”)引智基地负责人。
  近十年来,他一直积极致力于开展国际学术交流和引智工作,在“111计划”支持下,他和团队引进欧美大学和研究机构的杰出人才为学校柔性教授。借助这些举措和充分发挥他在海外人才的学术影响和联系渠道,多年来团队引进了很多国际领域的杰出人才来校工作和引荐海外先进研究机构进修学习等。深海工程科学与技术创新引智基地的设立有力地促进了深海工程技术创新团队的发展和船舶与海洋工程学科创新。
  “执世界之手,与时俱进”是段文洋笃定要走的路。引进来的同时,他还不忘带年轻的后辈们“走出去”。出去不仅是为了拓展视野,把先进的技术和思想引为己用,还能让世界认识到中国近几年来在船舶海洋工程领域所取得的成就,树立起“海洋强国”的形象。
  难忘新世纪初,段文洋开始有意识地领着学生去参加国际学术会议时甚至还不为人所知;如今,他所在的团队在国际领域的交流已经成为常态。说到段文洋,国际船海领域的很多知名专家都非常赞赏。而这一变化,得益于他多年来坚持开展的国际交流活动。
  国际水波与浮体会议(IWWWFB)是海洋流体力学和水波研究领域的顶尖国际会议,旨在促进这一领域里活跃、顶尖的科学家就前所未有的创新想法与年轻人充分交流和分享,段文洋早在十几年前就坚持参加这一会议,先后担任IWWWFB2010大会主席和两届分会主席。
  近几年来,他还先后担任了“国际海事技术会议-ICMT”2012大会主席、第7届国际船舶流体力学会议IWSH主席;两次在国际海事组织环保会(MEPC60)上代表中国做大会报告;曾任国际船模水池会议(ITTC)船舶在波浪中稳性专家委员会任东亚区代表和委员……
  “过去是我们坐飞机去国外参加国际学术会议;如今我们也让他们尝尝旅途的滋味儿,让他们到我们这里来开会,我们来担当主角!”谈笑间,一个海洋强国崛起的希望展现无疑。
  谈起自己的后辈,段文洋很欣慰。他的第一个博士生郑兴曾跟从吴国雄教授和马庆位教授把无网格计算流体力学理论研究发展到了第4代;马山、赵彬彬两位团队的年轻教授都在各自的研究方向上学术颇有建树,每个人都获得了两个以上国家自然科学基金项目……曾经,沐浴在戴遗山等老一代科学家的悉心教导下,无论是科研还是做人做事都获益匪浅的段文洋,如今,也很想把那样的品格潜移默化到未来一代身上,让他们在未来的道路里能够沿着正确的方向一路走得顺畅。
  最近,段文洋和他的团队作为牵头单位正忙于“数值水池创新专项”的研究工作,他们正联合船舶702所、708所、上海船舶运输科学研究所、上海交通大学等国内外单位,开发“自主可控、智能实用”的数值水池解耦模拟系统软件,建立流体性能数据库,从而实现基于互联网的数值水池网络计算服务。
  “我们已经和广州超级计算中心建立起合作关系,希望借助天河二号超级计算机系统,设计开发出我们中国自主可控的海洋装备流体性能数值模拟智能系统,满足海洋工程使用需求。”虽然肩上的担子还很重,但为了心中的海洋强国梦,段文洋会领着年轻人一步一步迎着风浪,向蔚蓝深处挺进……
  他代表了中国船舶与海洋工程研究承上启下的一代人。艰难的岁月里,他曾在先辈的潜移默化下,学会了默默耕耘,夯实基础;而在中国海洋事业迎来发展春天的时刻,他又带着满身积蕴,领着年轻一代,乘风破浪,去探索海洋新的未来——
  

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