船舶与海洋工程专业介绍

(一)学科概况

船舶是人类最早采用的水上运输工具，19世纪初船舶蒸汽机动力的诞生，提高了航速，增大了船舶需求，促进了船舶总体性能、线型设计以及动力、辅助机械技术的发展。19世纪中叶后铁质船大量替代木质船，推动了船舶结构形式和强度设计技术的进步。从此，船舶科学与技术得以迅猛发展，到19世纪末到20世纪初已初具雏形。第一、二次世界大战及其后的数次世界经济复苏，船舶与海洋工程技术经历突飞猛进的更新和拓展，主要呈现以下特点：一是船舶向专业化、大型化、高度自动化、综合节能化及环保洁净与寂静化发展；油船、集装箱船、干散货船、滚装船、化学品船、液化气船、自卸船、车客渡轮、半潜船、三用工作船、工程船、风电安装船、高性能与高速船等各类新型船舶不断涌现，船舶的尺度与吨位越造越大，船体材料的品种与性能不断更新。在此基础上形成了船舶海洋环境载荷，线型、阻力、耐波性等流体力学性能，结构性能、稳定性和安全性，设计理论、方法及准则，检测与维修等分支领域，学科内涵显著拓宽。二是船舶制造与工艺技术以模块化建造、数字化智能化设计与建造和生产自动化系统为特点迅速发展，显著改变了传统工业的建造内涵。三是作为船舶动力系统的轮机经历了几代的演革。船用内燃机与涡轮机技术的发展及其与数字、信息、自动控制、计算机技术、环境污染控制相结合，促进了多领域交叉融合的轮机工程的发展，包括以单一或联合动力为核心的各类常规动力、核动力与特种动力装置及其总体设计与分析，状态监测、诊断与维修，可靠性与生命力保障，减振降噪与污染控制，轮机智能控制，轮机系统仿真及轮机智能运用等技术领域，形成了以热、机、电、环境及管理于一体的现代轮机工程。四是水声技术得以广泛应用。水声技术诞生于第一次世界大战，早期的水声技术主要用于军事目的以实现潜艇的水下探测、定位与导航、通信及反潜作战的探潜、水中兵器的寻的探测与制导等。第二次世界大战以后，水声技术开始应用于海洋科学观测、海洋环境监测、海洋工程作业等，随着人们海洋意识的觉醒，海洋科学研究、海洋资源开发、海洋环境保护等越来越受到重视，水声技术作为水下探测、观测、监测的唯一有效技术手段，得到了更加广泛的应用。五是随着海洋矿产资源、海洋空间利用等事业的兴起，海洋石油开采规模的日益扩大，开采区域日益向深水延伸，各种类型的技术、复杂的海洋结构物不断涌现。以近海导管架平台，浮式生产储卸油装置等各类顺应式平台，深海半潜式、圆柱式、张力腿平台以及水下生产系统，海底管线，有人或无人深潜器等为代表的海洋结构物极大地丰富和扩充了船舶与海洋工程的学科内涵。

21世纪以来，随着新一代信息技术的迅猛发展，人们对海洋的探索更加深入，一些新兴的数字化、信息化、智能化、生态化技术，深海技术，海洋智能与无人技术逐渐在船舶与海洋工程装备上得到广泛应用。

随着“海洋强国”“交通强国”“制造强国”等国家战略的提出，伴随着新一代信息技术革命所带来的冲击，船舶与海洋工程学科呈现出技术装备数字化、信息化、智能化；新型深海工程装备需求迫切；海运结构最优化、海运网络智能化、海运装备高质化和海运安全绿色化；由近海走向远海、由浅海走向深海等趋势。可以预见船舶与海洋工程学科将为海洋资源的开发提供更强大的手段和条件，为行业科学技术的发展提供更有效的助力，为国家战略提供更有力的支撑。

(二)学科内涵

研究对象

随着海洋工程开发的深入和科学技术的进步，本学科研究内涵不断扩展，概括而言，本学科的研究对象是船舶与海洋工程装备，包括船舶与海洋工程结构物本身及其为完成其功能所必须具备的轮机系统和水声系统等。具体来说主要包括船舶与海洋结构物的总体目标图像；运行于风浪流等外部环境作用下的船舶与海洋结构物流体力学和结构力学模型及其仿真数学模型；船舶与海洋结构物海上运行状态下的总体性能与其动力响应；船舶与海洋结构物生产设计与建造工艺技术；造船装备的优化理论与方法；水下航行器和水下机器人；船舶动力装置及其他辅助系统的物理仿真模型和设计方法；船舶动力装置及其辅助设备的性能优化理论与方法；海洋中实现水下探测、定位、导航、通信及水下观测、监测目的所涉及的信号、信道、信息处理与信息系统集成等科学、技术和工程问题；以支撑人类进入深海、认识深海、开发利用深海油气矿产和生物资源的技术装备等的优化理论与方法；海洋潮流能、海上风能发电装置及其性能优化理论与方法；深远海渔业装备及其性能优化与方法；贯穿平台、感知以及信息筋络的一体化智能装备总体设计、分析、评估、制造和应用技术。

理论体系

船舶与海洋工程学科面向世界科技前沿、国家重大战略和经济社会需求，结合本学科的优势和特色，以数学、理论力学、材料力学、流体力学、结构力学、热力学、材料科学、水声学、机械设计理论与方法、计算机科学、优化理论、控制科学、电子电工学、信息论与信息处理、系统工程学、智能科学与技术以及相关现代科学技术等为基础，以新船型与新概念海洋工程结构物研发设计、海洋工程技术、先进造船技术、海洋资源开发水下技术与装备、海洋智能与无人装备、船舶动力与装置技术、水声探测与对抗等为主干，逐步形成了基础与应用相互促进，学科知识相互支撑、交叉渗透、协调发展的学科理论体系。

知识基础

本学科的知识基础体系由五个方面构建，即船舶与海洋结构物设计制造基础知识、轮机工程基础知识、水声工程基础知识、深海技术与装备基础知识、海洋智能与无人技术基础知识。

船舶与海洋结构物设计制造以力学为理论基础，基础知识主要包括船舶与海洋结构物静力学与水动力学、结构力学、设计原理和建造工艺等。

轮机工程以工程力学、工程热物理等为理论基础，基础知识包括机械设计、燃烧过程数值仿真、振动与噪声控制技术、船舶电力电子与电力传动、计算机和网络技术等。

水声工程以声学与振动理论、水声学为理论基础，基础知识包括电路与系统理论、信号与信息处理、声呐技术、水声换能器技术、水声计量与测试技术等。

深海技术与装备以数学、力学、物理学、系统科学、机械工程学、控制理论、通讯理论等为理论基础，基础知识包括信息技术、测控技术、计算机模拟技术、机电一体化技术等。

海洋智能与无人技术以数学、力学、机械科学与技术、系统科学、控制理论、通讯理论、智能科学与技术等为理论基础，基础知识包括海洋科学、信息科学、智能科学、海洋技术和电子技术、航海科学与技术等。

研究方法

船舶与海洋工程学科的研究方法主要包括理论分析方法、数值计算与仿真方法、实验测试方法、数据驱动方法等。

理论分析方法：运用理论力学、流体力学、结构力学、工程热力学、水声学、材料力学等基础理论对船舶与海洋工程结构物的动力学性能、结构性能、动力装置的力学性能、深海装备及水声系统的性能进行机理性研究，建立相应的数学模型，并探索与发展新的理论和方法。

数值模拟方法：根据理论研究建立的数学模型，运用数值计算方法和系统仿真技术对船舶与海洋结构物及其动力装置系统、深海机电液装备、水声系统进行过程模拟和仿真，掌握相应的性能特征，为系统设计优化、系统控制提供依据，并探索与发展新的数值计算方法和仿真技术。

实验测试方法：依据相似理论或原型实验，利用缩尺模型，开展物理试验，或利用实尺度模型，开展实际环境模拟试验，以预测船舶与海洋结构物、动力装置、水声系统的各种性能，对理论和设计方案进行验证和优化，并探索与发展新的试验方法和试验数值处理技术。

数据驱动方法：依托数值仿真、实验测试、实际生产航行过程中积累的海量数据，利用统计学、概率论、最优化等理论工具，并借助人工神经网络、数据同化等先进的计算方法，对船舶与海洋工程所涉及的各类问题进行模型训练，提供高效预测，或对传统数学模型、经验公式进行修正优化，并探索与发展新的应用场景。

(三)学科范围

根据研究对象和内容，船舶与海洋工程学科可以分为船舶与海洋结构物设计制造、轮机工程、水声工程、深海技术与装备和海洋智能与无人技术五个二级学科及其他新兴交叉学科。

船舶与海洋结构物设计制造是以水面和水下运载平台与海洋工程结构物的论证、设计、建造为主要研究内容的一门工程技术方向，主要研究方向包括：新概念船型开发、船舶设计理论与方法、船舶总体性能分析技术、船舶水动力性能分析技术、船舶结构设计技术、船舶物理场分析技术、船舶数值仿真应用技术、船舶系统集成及优化技术、振动噪声舒适性评价技术、船舶结构新材料应用技术、水下爆炸及其结构毁伤、海洋工程装备与技术、极地与冰区装备设计技术、海洋工程重大力学问题等。

轮机工程是研究能量转化与利用、动力装置及系统工程技术、科学基础及其规律的方向。主要研究方向包括：现代轮机管理、轮机自动化与智能化、船舶振动与噪声控制、轮机系统及设备的设计与系统分析、特种动力装置、船舶新能源动力等。

水声工程是围绕海洋中水下目标探测、定位与导航、信息传输、海洋观测与监测、水下作业所需的各种水声信息系统等工程问题，研究以声波为信息载体的信号、信道、信息处理及系统集成等有关问题的方向。主要研究方向包括：海洋声场分析、水下噪声及减振降噪、水声信号处理、水声通信、声呐总体及水声对抗技术、水声换能器与声系统、水声计量与测试等。

深海技术与装备是系统地研究深海环境与结构物相互作用、资源探测方法和技术应用、深海装备设计制造与系统集成技术的方向。主要研究方向包括：深海运载技术与装备、深海油气资源开发装备、海底矿产资源开发装备、深海探测技术、水下救助与打捞技术、海底工程技术与装备、深海微生物资源开发利用技术等。

海洋智能与无人技术是以支撑构建综合融通的海洋感知与通讯网络体系、水面水下无人作业装备技术体系和绿色智能的水上交通运输体系为目标，系统地研究基于数据驱动的多源异构海洋信息融合、态势推理与广域感知技术的方向。主要研究方向包括：海洋环境智能感知技术与装备、海洋智能无人作业技术与装备、数字航道与智能航运系统技术与装备、无人水下航行器及机器人装备等。

(四)培养目标

依据国务院学位委员会《（船舶与海洋工程）一级学科博士、硕士学位基本要求》，本学科培养的研究生应掌握和具备以下知识、素质和能力。

硕士学位

本学科培养具有良好思想道德素质、较高人文科学修养和创新意识，适应社会经济发展需要，德、智、体、美、劳全面发展，具备本专业坚实的基础理论和系统的专门知识，有独立分析问题、解决问题的能力和从事科研工作的高级专门人才。能从事本学科设计、生产、教学、科研和管理工作。基本掌握本学科的现状、发展动态和国际学术研究的前沿；能开展具有较高学术意义或实用价值的科研工作，并具有一定的创新能力；能较熟练地掌握一门外国语，具有一定的外文写作能力和进行国际交流的能力；具有一定的数值分析和试验能力，掌握基本测试技术、分机和部件研制技术、数据分析和计算机应用编程技术。

博士学位

本学科培养具有良好思想道德素质、较高人文科学修养和创新意识，适应社会经济发展需要，德、智、体、美、劳全面发展，具备坚实宽广的基础理论和系统深入的专业知识，能创造性地从事科学研究，有较强的独立工作能力和管理能力的高级专门人才。能在高等院校、科研机构和工业部门从事教学、科研、设计、生产和管理工作。能提出本学科的前沿研究课题和方向；具有独立从事科学研究的能力，并在本学科领域取得理论或实践上的创造性研究成果；能熟练阅读本专业的外文资料，具有一定的外文写作能力和进行国际学术交流的能力；具有较强的数值分析和试验能力，能掌握现代测试技术、信息处理分析手段和专业应用软件开发技术；能组织和承担一定规模的科研、教学和管理工作；具有开拓创新精神和团结协作的良好作风。

(五)相关学科

数学、力学、物理学、海洋科学、动力工程及工程热物理、机械工程、信息与通信工程、仪器科学与技术、电气工程、土木工程、水利工程、计算机科学与技术、交通运输工程、控制科学与工程、材料科学与工程、电子科学与技术、环境科学与工程、兵器科学与技术、智能科学与技术等。

硕士学位基本要求

(一)获本一级学科硕士学位应掌握的基本知识

掌握与本学科相关的涉及数理科学的坚实的基础理论、系统的专门知识及实验技能；根据研究方向的特点，基本掌握相关方向的发展前沿，能够与交叉学科知识融会贯通，理论与实践相结合，形成系统的知识结构。

1.学科基础知识

数理统计和泛函、数理方程、数值分析、计算机图形处理、线性系统理论、矩阵理论、应用泛函分析、高等工程热力学和传热学、高等结构力学、计算流体力学、摩擦学、仿真建模理论、电路与系统理论、信号检测与信息处理、现代控制理论、人工智能理论、机器学习理论、振动理论、声学理论、水声理论、现代谱估计理论。

2.学科专业知识

船舶结构动力分析、新船型设计开发技术、螺旋桨理论、船舶制造先进工艺、船舶原理、现代船舶设计原理、船海工程智能优化、船舶动力装置设计、船舶电力系统与自动控制、船舶节能技术、船舶新能源技术、微流体与检测技术、船舶先进能源材料、轮机监控与仿真技术、船舶环境安全与污染控制、设备状态监测与故障诊断、船舶液压传动与控制技术、机电一体化技术、流体元件及系统、水下作业装备设计、机器人技术、救助与打捞工程技术、结构动力学、声呐技术、水声计量与测试、水下噪声及其抑制、计算声学、换能器与声系统、无人技术、群体智能、智能感知技术、智能运维技术、计算机视觉、自然语言理解、智能控制与决策、先进运动控制系统。

3.工具性知识

计算机应用技术、计算机网络技术、计算机辅助工程分析与控制系统仿真技术、现代实验和测试技术、信号处理和数据分析、智能感知技术、水声实验、计算流体仿真技术。

(二)获本一级学科硕士学位应具备的基本素质

1.学术素养

本学科硕士生应崇尚科学精神，树立正确的科学观念，能理性地判断科学研究中的各类现象，能采用科学的方法解决研究中的各类难题；对学术研究有雄厚的兴趣，能主动钻研本学科领域的科学规律，能积极探索本学科的新技术和未知领域；有较强的发现问题、分析问题和解决问题的能力，具备较高的学术潜力；掌握并能有效地利用本学科的知识开展相关研究工作，同时在总结和发表研究成果时充分尊重他人的研究成果；遵循学术研究伦理，具有高度的社会责任感，能自觉地利用学科知识服务于社会发展和文明进步。

2.学术道德

本学科硕士生应恪守学术道德规范，严格遵守国家法律法规，具有尊重和保护知识产权的意识；对待学术实事求是；杜绝学术造假、剽窃他人成果等现象；杜绝沽名钓誉、损人利己等有损学术道德的行为。对创新性成果的总结和自我评价应客观、严谨、恰当；在知识产权、技术秘密、研究成果等方面信守承诺。

(三)获本一级学科硕士学位应具备的基本学术能力

1.获取知识的能力

本学科硕士生通过课程学习、查阅文献、搜集资料，具有较扎实的数学、力学、控制等基础理论和船舶与海洋工程学科系统的专门知识，基本掌握本学科国内外研究现状、发展方向和学术前沿动态，有效获取开展研究问题所需要的专业知识和研究方法。

2.科学研究能力

本学科硕士生应具有对已有研究成果的科学判断能力，选择和改进可以用于解决问题的研究方法和试验方法，并能综合运用基础理论和专业知识独立地解决本学科相关科学和工程技术问题，具备开展本学科的理论研究和实验研究的能力。

3.实践能力

本学科硕士生应具有从事本学科或相关学科领域的科学研究或独立承担专门技术工作的能力，具有熟练运用各种分析方法、数值计算和实验方法及相关软件进行研究的能力，在科学研究或专门技术上做出具有一定使用价值的工作成果；具有良好的团结协作作风和一定的工程实践能力。

4.学术交流能力

本学科硕士生能够积极参加学术交流活动，以书面或口头方式在国内外学术会议、论坛等场合表达自己的学术思想，在学术交流活动中与同行分享自己的研究成果；能够包容和接纳不同的学术思想和观念。

5.其他能力

本学科所培养的硕士生除了具备以上能力外，还应具有良好的职业素养、沟通协作能力、管理能力和社会适应能力。

(四)学位论文基本要求

1.规范性要求

硕士学位论文应当是一篇比较系统完整的、有创新的学术论文，用规范汉字(英文)进行撰写，一般应包括下述部分：封面；题目（含中、英文）；原创性声明和授权使用说明；中（英）文摘要；目录；绪论；正文；结论和展望；参考文献；附录；致谢；作者攻读硕士学位期间的学术和科研成果。

2.质量要求

学位论文质量应满足如下基本要求：

（1）选题要具有一定的创新性，应选择具有理论意义或工程应用价值的理论分析、实验研究和工程应用的选题，能够得出有一定参考价值的结果。

（2）文章的结构和层次要合理和分明。

（3）文章的语言要规范，表述要清晰、流畅，概念界定要清楚；图表清晰，恰当反映相关分析或结果。

（4）论文的学术研究成果应根据不同的研究内容达到相应的要求，一般应取得下列研究成果之一：

①进行新的实验方法或测试手段的研究。

②进行具有创新的应用软件开发，或对已有应用软件进行改进且具有工程实际意义。

③具有一定创新工作的工程设计，具有应用价值和潜在的经济效益。

④对本学科范围内的理论问题或数值分析方法进行研究，取得新的成果，具有一定的理论分析水平。

⑤对国外先进技术或产品的剖析、消化，取得了国内其他单位未曾公开取得的效果，并具有理论价值或实际意义。

⑥其他相关创新研究成果。