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综合介绍 General Introduction 入选国家级青年人才本人信奉科学研究立足领域前沿，服务于国防建设、社会生产实践以及人文文化发展才是它绚丽的本相。在航空宇航科学与技术的学科背景下，主要专注于发展能够实用于飞行器流体力学设计的先进数值方法和平台，为相关先进装备和民用产品的设计研发提供理论和方法支撑。方向一：动边界/流场自适应笛卡尔网格  已完成：a) 不依赖任何程序包，独立设计和实现了全自动动边界/流场自适应笛卡尔网格，摆脱了CFD过程繁重的网格生成任务和对专业网格软件的依赖，适用于二维和三维，目前在国际上独具特色；b) 针对静态自适应笛卡尔网格的MPI并行，独立开发了分布式网格分区算法，适用于二维和三维。正在开发研究：a) 动态自适应笛卡尔网格的动态平衡MPI并行程序（难度高，计划由本人亲自完成）；b) 笛卡尔网格近壁面各项异性适体化方法与程序实现（难度高，计划招收博士和研究生开展研究）；方向二：格子波尔兹曼方法（LBM）的理论和应用研究 已完成： a) 在经典LBM框架内，解决了LBM高雷诺数不稳定的瓶颈难题，结合动边界/流场自适应笛卡尔网格，形成了高效非定常CFD求解器LATTICE；b) 理论解析和数值论证了LBM在稀薄气体微管流动模拟中的优势和缺陷；c) 理论解析和数值论证了LBM在一般曲面边界质量流失的机制。正在研究：a) LBM框架下，壁面模型在浸入式边界方法中适用于动边界问题的实现方法（难度高，计划招博士和研究生开展研究）；b) 可压缩LBM方法在自适应笛卡尔网格系统中的实现（难度中，计划招收研究生开展研究）方向三：仿生微型扑翼无人机高效非定常气动优化设计 已完成： a) 针对仿生扑翼产生推力的过程，建立二维背景下的逆向预测物理模型，实现了从性能要求到最有运动参数的逆向预测；b) 蜻蜓悬停状态运动参数与气动最优性能分析；c) 仿蜂鸟微型无人机悬停气动过程大涡模拟分析。正在研究：a) 扑翼理论模型三维拓展（难度高，计划招博士和研究生开展研究）b) 仿生扑翼过程的非定常气动优化设计（难度高，计划招博士和研究生开展研究）方向四：多相介质混合流动模拟已完成：a) 多相混合界面的笛卡尔网格自适应表征；正在研究：a)低速物体入水的多相界面动力学演化算法方向五：工业非定常流动分析与应用已完成：a) 电脑风扇高效率LES可行性试算；b) 船舶螺旋桨高效率LES可行性试算。计划研究与应用：a)船舶螺旋桨高保真非定常分析、散热风扇优化设计、列车挡风优化设计、空调优化设计等等实际工业流动问题。（难度中，计划招研究生开展研究） 个人相册

教育教学

个人经历 personal experience 工作经历 教育经历 2019.3-2020.2 澳洲新南威尔士大学（矿物与能源学院），研究助理，合作导师：Prof. Klaus Regenauer-Lieb2020.2-2022.3 艾克斯-马赛大学（M2P2实验室），博士后，合作导师：Prof. Pierre Sagaut2022.3-至今 西北工业大学（航空学院），副教授 本科：西北工业大学（教育实验学院，航空学院），飞行器设计与工程专业，2008.9-2012.7硕士：西北工业大学（航空学院），流体力学专业，导师：叶正寅，2012.9-2015.3博士：澳洲新南威尔士大学（工程与信息技术学院），航空航天工程专业，导师：Fang-Bao Tian，2015.8-2019.10

荣誉获奖

学科信息 Subject information 航空宇航科学与设计

科学研究

教育教学 Education and teaching 招生信息 学生信息 教育信息 学生姓名 学号 学历 专业

学术成果

团队信息 Team Information 一、王刚教授计算流体力学与多学科耦合仿真研究团队主要成员之一二、宋笔锋教授仿生微型无人机团队紧密合作者

综合介绍

科学研究 Scientific Research 一、仿生扑翼先进气动机理建模 鸟类、蜻蜓和鱼类大多依赖周期性翼面扑动产生推力。目前对扑翼推进的研究普遍遵循从运动参数到性能的正向映射。然而，工程实际更偏向于从性能到运动参数的逆向预测。本人已建立二维背景下的逆向预测物理模型，正在进一步拓展在三维中的实际应用，比如仿生微型扑翼飞行器。二、边界-流场动态自适应笛卡尔网格 传统贴体网格不仅依赖专业的网格生成软件，划分任务繁杂，而且网格质量给计算结果带来了相当的不确定性。同时，对大幅度动边界，贴体网格需要特殊的网格处理方案。相比之下，边界-流场动态自适应笛卡尔网格不仅始终保证了最高的网格质量，彻底摆脱了网格划分任务，并且能够胜任复杂动边界问题，实时捕捉流场特征，以最小的网格量完成流场的高分辨率求解。本人从零开始，完全独立设计和实现边界-流场动态自适应笛卡尔网格系统，正在完成该系统MPI并行时的动载平衡。三、高性能格子波尔兹曼方法（LBM) LBM是新兴的计算流体力学方法（CFD），主要基于笛卡尔网格，相对传统CFD方法具有并行度高、低速非定常计算效率高等优势。目前该方法已在低速非定常流体力学领域取得广泛应用，并且适用于高速流动的LBM正在经历快速发展。本人通过改良多松弛碰撞模型（MRT-LBM),获得了对任意雷诺数（包括无黏）绝对稳定（马赫数<0.4）的LBM，结合上述自适应笛卡尔网格，独立发展了一套高效非定常低速求解器LATTICE，目前正在进行复杂多尺度流动模拟验证，比如高转速小旋翼（类似于电脑散热风扇）。四、多相多介质/动边界低速非定常流动 以低速物体入水为典型代表的多相多介质/动边界问题在船舶和水中机械等行业具有广泛的工程背景。以基于边界-流场动态自适应笛卡尔网格的求解器LATTICE为基础，建立多相界面动力学演化模型，开发相应的程序模块，具有基础性的科学研究和工程应用价值。五、仿生微型扑翼无人机高效非定常气动优化设计 仿生微型扑翼无人机以鸟类和昆虫飞行为原型，尺寸为分米级，其工程实现挑战了目前多个学科的极限，比如微机电、微型轴承、微型电池、压敏材料等等。优异的气动性能能够不仅能够直接提升飞行性能，而且能够为其他设计环节提供缓冲。结合本人提出的扑翼推进物理模型、开发的LATTICE高效求解器、以及已完成开发测试的基于梯度高效优化器，本人计划搭建高效非定常优化平台，以应用于仿生微型扑翼无人机高效非定常气动优化设计、散热风扇优化设计、列车挡风优化设计、空调优化设计等等实际工业流动问题。