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　　工學(xué)院湍流與復(fù)雜系統(tǒng)國家重點實驗室劉羅勤博士論文在Springer正式出版

　　近日，北京大學(xué)工學(xué)院湍流與復(fù)雜系統(tǒng)國家重點實驗室劉羅勤的博士論文在Springer正式出版。

　　劉羅勤于2011年畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院熱科學(xué)和能源工程系，獲得熱能與動力工程專業(yè)工學(xué)學(xué)士學(xué)位，同年9月加入北京大學(xué)工學(xué)院力學(xué)與工程科學(xué)系吳介之">吳介之教授課題組，在吳介之">吳介之教授、蘇衛(wèi)東">蘇衛(wèi)東教授和史一蓬">史一蓬教授的指導(dǎo)下，攻讀流體力學(xué)專業(yè)博士學(xué)位。讀博期間，他對低-高速飛行器升阻力的物理來源給出統(tǒng)一的嚴(yán)格理論及數(shù)值驗證，有重要的理論意義和應(yīng)用價值，相關(guān)研究成果發(fā)表于JFM、POF等高水平學(xué)術(shù)期刊，其博士論文《粘性可壓縮外流升阻力的統(tǒng)一理論基礎(chǔ)》被評為北京大學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文。2016年博士畢業(yè)后，劉羅勤以“培源學(xué)者”身份加入北京大學(xué)應(yīng)用物理與技術(shù)研究中心賀賢土">賀賢土院士課題組，從事可壓縮流體湍流和流體力學(xué)不穩(wěn)定性現(xiàn)象的研究，同年入選北京大學(xué)2016年度博雅博士后項目。

　　劉羅勤博士的博士論文首次給出了粘性繞流在低、亞、跨、超聲速下的統(tǒng)一升阻力理論，它和CFD一樣基于

　　完全的Navier-Stokes方程，從而為能與CFD匹配的現(xiàn)代外流空氣動力學(xué)理論奠定了基礎(chǔ)。論文有三個主要創(chuàng)新：

　　(1)用Navier-Stokes方程的遠場解證明，最接近無窮遠的流場一定是指數(shù)衰減的線性可壓縮聲場，傳統(tǒng)估計的代數(shù)衰減只是個保守的運動學(xué)結(jié)果，僅給出衰減率的上限。其它名義上延伸到無窮遠的空間，例如不可壓或定常流的外部無界空間，只是真無界空間的子空間。這個結(jié)果一舉保證了外流空氣動力學(xué)各種空間積分的強收斂性，解釋了過去長期困惑人們的一些發(fā)散悖論。

　　(2)在上述粘性可壓縮遠場分析的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格證明了一個嶄新的統(tǒng)一合力定理：低、亞、跨、超聲速下定常粘性流動作用在物體上的升阻力可以完全由一對與雷諾數(shù)和馬赫數(shù)無關(guān)的精確公式表示，其形式和經(jīng)典低速理論完全相同。在經(jīng)典的超聲速理論中，因為沒有衰減的線性遠場，這些公式不存在。而本文不僅通過構(gòu)造解析解證明了粘性線性遠場的存在性，還估計出線性遠場離物體的最短距離，以及統(tǒng)一的精確升阻力公式在線性遠場的漸進形式。這就為用CFD檢驗理論預(yù)測提供了可能性，而且的確在CFD模擬中得到了證實。

　　(3)給出了任意運動與變形的物體在粘性可壓縮復(fù)雜流動中所受合力與力矩的一套近場理論，并用數(shù)值模擬證實了理論的預(yù)測。該理論被稱為流動診斷理論，它能基于CFD提供的非線性復(fù)雜流場信息，辨別在時空中演化的每個具體的流動結(jié)構(gòu)與過程如何影響合力和力矩，從而對氣動構(gòu)型與流動控制的優(yōu)化提供理性的指導(dǎo)。

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