嫦娥探月、火星探測、C919和港珠澳大橋等,這些都有「天大力量」

2021-01-13 中國教育那些事

天津大學的前身是始建於1895年10月2日的北洋大學,是中國第一所現代大學,開中國高等教育之先河。回望天津大學124年的辦學歷史,中國第一臺飛機發動機、第一張彩色膠片、第一輛電視轉播車、第一臺太陽能熱水器等諸多創造都在這裡誕生。如今的天津大學,在科研領域有更加出彩的成就。本期推送,和小編一起看看天津大學都有哪些成就吧!

1. 牽頭建設世界最大地震工程模擬研究設施

我國地震工程領域首個國家重大科技基礎設施——大型地震工程模擬研究設施由天津大學牽頭在天津建設,也是迄今為止在天津建設的首個國家重大科技基礎設施,總投資預計將超過15億元人民幣。該裝置將建設在嶄新的天津大學北洋園校區內,總建築面積7.7萬平方米,建設周期為5年。據項目首席科學家、天津大學校長鍾登華院士介紹,該設施建設內容主要包括三大系統:地震工程模擬試驗系統、高性能計算與智能仿真系統、試驗配套與共享系統。

建成後,大型地震工程模擬研究設施將成為目前世界最大、功能最強的重大工程抗震模擬研究設施,這對於保障土木、水利、海洋、交通等重大工程的安全具有重要意義。有利於從減少地震災害損失向減輕地震災害風險轉變,全面提升抵禦自然災害的綜合防範能力。

2. 協助"嫦娥"系列登月和火星探測計劃

從2019年1月3日著陸月球到1月11日和"玉兔二號"實現兩器互拍,我國"嫦娥四號"探測器圓滿完成此次登月任務。做為世界首個在月球背面軟著陸和巡視探測的太空飛行器,"嫦娥四號"此次著陸堪稱是"盲降"。天津大學機械工程學院崔玉紅教授和王建山教授的空間力學團隊在羽流與月壤相互作用、模擬月貌區、穩定性試驗面,以及"嫦娥"著陸器姿態及穩定性分析和著陸面力學環境地面試驗等方面做了大量工作,陸續協助"嫦娥三號"及"嫦娥四號"順利登月。大量成果也將應用在預計2019年底發射的"嫦娥五號"以及2020年前後實施的火星探測計劃中。

3. 師生校友助力港珠澳大橋建設

2018年10月24日,被譽為"21世紀第八大奇蹟"的港珠澳大橋24日上午正式開通運營,400多項新專利,7項世界之最,整體設計和關鍵技術全部自主研發……8年時間,港珠澳大橋圓了幾代人的橋梁夢,讓滴水不漏、120年使用壽命的中國標準驚豔了全世界。從2009年12月開工建設至今,有多位天津大學的師生校友參與其中,貢獻了"天大智慧"。

建築工程學院王元戰教授課題組承擔了港珠澳大橋建設工程橋隧連接人工島沉入式鋼圓筒結構的穩定性及滲流分析工作,解決了波浪作用下軟土強度弱化、沉入式大圓筒結構破壞過程模擬等科學技術問題,為完善人工島設計提供了技術支撐。

建築工程學院肖忠副教授負責的"波流聯合作用下沉管浮運數值仿真計算"科研項目,首次建立了安裝船、沉管、纜繩和水體系統的1:1的三維精細有限元仿真模型,

建築工程學院別社安教授團隊對整個駁運系統進行了水動力性能計算、橋墩的拖航穩定性分析,在此基礎上提出了橋墩在運輸駁船上的加固穩定方案,保證了橋墩的安全運輸。

不完全統計,參與港珠澳大橋設計和建設施工的天大人還有:王汝凱,1965年畢業於天津大學水利系河流動力學專業,港珠澳大橋島隧工程項目顧問;盧永昌,1985年畢業於天津大學,港珠澳大橋島隧工程設計總工程師;梁 桁,碩士研究生畢業於天津大學港口、海岸及近海工程專業,港珠澳大橋島隧工程人工島工程設計負責人 ;陳良志,2007年碩士畢業於天津大學港口、海岸及近海工程專業,港珠澳大橋島隧工程預製廠工程項目經理;王婷婷,2008年博士畢業於天津大學港口、海岸及近海工程專業,作為主要成員進行插入式大直徑鋼圓筒設計與施工規範的編制工作;肖仕寶,2005年碩士畢業於天津大學港口、海岸及近海工程專業,他是第一批介入深插鋼圓筒快速築島科研專題的工作人員,主要工作是在負責人指揮下執行具體項目方案;陳海鋒,2009年碩士畢業於天津大學港口、海岸及近海工程專業,從2010年參與港珠澳大橋島隧工程,歷經五年先後參與了施工總營地碼頭工程、桂山沉管預製廠工程,東、西人工島島隧結合部減載結構和二次止水牆結構的結構設計;季則舟,現任中交一航院總工程師;李元音,曾任中交一航院副總工程師;王玉紅,現任中交一航院副總工程師;劉海欣,張麗珍,2008年碩士畢業於天津大學港口、海岸及近海工程專業;彭志豪,2009年碩士畢業於天津大學港口、海岸及近海工程專業;馬勇,2010年碩士畢業於天津大學港口、海岸及近海工程專業;......

4. "海燕"多次刷新中國紀錄、創造世界紀錄

2018年11 月下旬, "海燕-L"長航程水下滑翔機(編號 CHC03 )在南海北部安全回收,順利完成項目中期海上試驗考核,無故障運行 141天,最大工作深度 1010 米,連續剖面數達 734 個,續航裡程 3619.6 公裡,再次刷新此前由自己保持的國產水下滑翔機連續工作時間最長和續航裡程最遠等紀錄。

2018 年"海燕-X"萬米級水下滑翔機也在馬裡亞納海溝附近海域通過測試並安全回收,最大下潛深度至 8213 米,創造了水下滑翔機下潛深度的世界紀錄,併入選"偉大的變革——慶祝改革開放 40 周年大型展覽"。

5. "浮星"為天津大學深海探索取得突破性進展

大洋4000米深海自持式剖面浮標"浮星"由天津大學青島海洋工程研究院李醒飛教授牽頭負責實施,獲得青島海洋科學與技術試點國家實驗室"問海計劃"專項的支持。2018年7月28日在南海北部近4000米水域投放,截至8月8日,已連續穩定運行26個剖面,最大下潛深度3550.3m,數據傳輸成功率達到99.9%。

"浮星"海試成功,標誌著中國在4000米深海自持式剖面浮標的實用化道路上邁出了關鍵一步,進一步驗證了"浮星"在大洋4000米深海的浮力驅動、耐壓設計、採集通訊等關鍵技術的可行性和設備的可靠性,也極大推動了中國在4000米深海自持式剖面浮標的實用化進程。

6. 打造全球首張"超級世界地圖"

天津大學表層地球系統科學研究院副教授張永根成功繪製出全球首張精確到"一公裡"的具有物理背景的土壤水力參數"超級世界地圖"。這張"超級地圖"有望成為土壤水力參數研究的革命性工具,相關成果已在地學權威期刊《水資源研究》發表。

張永根利用機器學習和隨機抽樣等方法建立了全新的土壤轉換函數模型,並利用從世界各地採集點獲得的5萬個土壤樣品,提取出近12萬個數據對模型進行驗證,基於Soilgrids,從而構建了全球第一張基於物理背景的土壤水力 "超級世界地圖"。使用這張"超級地圖",科學家可以"秀才不出門,便知天下事",得到全球任意1km網格範圍內表層土壤的殘餘含水量、飽和含水量、壓力水頭中位值、壓力水頭的方差、飽和滲透係數、田間持水量、植物凋萎係數、植物可利用水分等參數,極大降低了土壤水力研究及汙染治理的成本。

7. 參與建造全球首例單層大跨度網殼穹頂鋼結構工程

2018年1月,由天津大學教授,天津市鋼結構協會會長陳志華主持參與完成的"大跨度雙螺旋單層網殼結構關鍵技術研究與應用"成果(以于家堡高鐵站屋蓋鋼結構項目為依託)榮獲2017年度中國鋼結構協會科學技術特等獎。

于家堡高鐵站是全球首例單層大跨度網殼穹頂鋼結構工程,地面站房採用"貝殼"建築設計方案,其靈感來源於鸚鵡螺和向日葵的螺旋線,目前已成為濱海新區的地標建築。而于家堡站房則是目前世界最大最深的全地下高鐵站房,也是全球首例單層大跨度網殼穹頂鋼結構工程。

8. 打造國產大飛機C919的"呼吸系統"

2017年5月5日,中國首款按照最新國際適航標準研製的幹線民用飛機C919進行了首飛。它新型的空氣分配系統讓C919座艙內空氣新鮮度提高了20%,乘客的熱舒適滿意度從70%左右提升至近90%。這套座艙環境控制系統,即飛機的"呼吸系統",包括空氣分配設計方案的數值仿真和優化設計,由天津大學陳清焰研究團隊完成。

在大飛機的研發過程中,天津大學的任務,就是在大飛機的總體設計方案成型後,對座艙環境控制系統中最關鍵的空氣分配進行數值仿真和優化設計,用科學的分析來確保方案的"落地",讓乘客無論坐在哪個位置上,都能呼吸到乾淨的空氣,且體感熱舒適指標適宜。C919的亮點之一,就是運用了新型空氣分配系統,讓空氣更加乾淨、新鮮、均勻。出風口採用了最新的設計,從機艙頂部和行李架側面同時送風,不但加快了空氣流動,還減少了乘客"冷熱不均"的不適感。

悠長稱歷史,建設為同胞。不從紙上逞空談,要實地把中華改造。天津大學將繼續秉承"興學強國"的使命、"實事求是"的校訓、"嚴謹治學"的校風、"愛國奉獻"的傳統和"矢志創新"的追求,為中國的科技發展貢獻天大力量!

素材來源:天津大學

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