【6月19日】封学军:基于速度优化的感潮河段船舶减排研究

时间:2025年06月19日上午9:30

地点:交运楼学术报告厅

报告人:封学军

摘要:

  在全球气候治理与生态文明建设的双重驱动下,航运业正面临前所未有的绿色转型压力。作为海河联运的关键节点,感潮河段面临着独特的环境治理难题:潮汐作用导致的流速场呈现周期性往复特征,显著影响船舶动力系统的工况;而航道水深的时空异质性则迫使船舶频繁调整航线状态,进一步加剧了污染排放的波动性。

  围绕船舶减排问题已形成了多维度的研究体系:在排放测算方面,三次定律模型仍是主流方法,但其在低航速工况下的误差累积问题尚未得到有效解决;在航速优化领域,现有研究大多集中在静态环境下的单目标优化,对动态流场与多污染物协同减排的耦合机制研究不足;在控制策略层面,传统最优控制方法因计算复杂度高、实时性差等问题,难以应对感潮航道时变流场的控制需求。以上理论缺陷使得现有优化模型在感潮河段应用中常出现航速策略与环境条件失配、减排效果波动大的问题。

  通过创新性地引入动态时域最优控制(Folding-Horizon Optimal Control, FHOC)方法,构建了“环境感知-动态优化-实时反馈”的闭环控制体系,研究建立考虑主机低负载特性的非线性排放模型,解决了传统三次定律模型在复杂工况下的适用性瓶颈;集成水动力模型与船舶运动方程,实现了非定常流场与航行状态的动态耦合;设计滚动时域优化机制,在保证实时性的前提下达成多约束条件下的全局优化。以长江感潮段为实证对象,验证了该方法在减排效能、环境适应性和经济可行性方面的显著优势。 

报告人简介:

  封学军,博士、教授、博导,教育部新世纪优秀人才,美国加州大学伯克利分校(UC Berkeley)访问学者,江苏省新长征突击手,现任河海大学港航物流与绿色发展研究所所长,第11届江苏省青年联合会常委、交通运输部行业研发中心专家委员,江苏省综合交通运输学会常务理事(首届)、江苏省现代交通节能减排工程中心理事、江苏省交通运输环境保护技术中心学术委员会委员。

  主要从事现代物流工程与环境,港航系统工程与管理,港航大数据处理与应用等领域的研究与教学工作。近年来出版专著5部,合著2部,主编《港口群系统理论与优化》《港区大气污染物排放清单编制技术及其研究》等研究生教材;主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、省部级研究基金和省级交通/环保科学研究计划、国际咨询课题等研究等60余项;发表学术论文150余篇,成果获教育部教改成果一等奖1项,省部级科技进步二等奖11项。