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北京大学 - 《北京大学校报》

奥运中的力学魅力

———访北京大学计算流体力学研究室主任陈耀松教授

2008-12-06     浏览(650)     (0)

陈耀松教授带领团队在奥运会水上运动项目中取得历史性突破,解决了赛艇、帆板帆船、皮划艇等技术难题,为我国健儿摘金夺银。陈耀松教授在空气动力学和流体力学领域有丰富经验,将理论计算方法与实际问题结合,为水上运动中复杂的力学问题解决开辟了捷径。他还带领团队开展与国家重大工程技术相关问题的研究。



陈耀松教授


  在刚刚落下帷幕的北京奥运会上,中国的水上运动取得了历史性的突破,取得了3金1银1铜的好成绩。而金牌的背后,一大批工程技术人员付出了多年的辛勤努力,其中就有北大人。北京大学计算流体力学研究室主任陈耀松教授带领的团队,将力学研究中的流体动力学与具体的水上运动项目结合,将空气动力学中的理论和研究方法应用到水上运动,出色地解决了赛艇、帆板帆船、皮划艇等运动中的技术难题,为我国健儿摘金夺银助了一臂之力。
  早在1952年,陈耀松教授曾参与创建北大力学系,并主持修建了北大的风洞实验室。陈耀松教授主要的研究方向为空气动力学的理论计算,其中包括飞行器机翼的设计和模拟计算等等。半个多世纪以来,陈耀松承担了许多国家重大国防以及民用科研项目,取得了一大批优秀成果。今天,尽管陈老已经80岁高龄但仍活跃在科研第一线,与同事和学生们一起从事科学计算的研究工作,并负责主编3本国内外发行的力学科学学术期刊。
  陈耀松与水上运动结缘可以从20世纪80年代初说起。1982年,在陈耀松于美国加州理工学院交流访问期间,一些美国科学家正在进行鱼游泳方式的仿生学研究,但实验采用的方法效率较低,结果也并不理想。陈耀松随即联想到,鱼在水中的运动与飞机在空气中的运动颇为相似。而借助流体动力学的方法,只要将边界条件以及流体参数加以改变,对飞机机翼的研究模型就可以用来研究鱼的游泳。回国后,陈耀松将这个想法付诸实践,开始了水动力学的研究。数十年研究空气动力学的丰富经验加上扎实的理论基础,让陈耀松可以建立有效的模型解决实际问题,做出了大量卓有成效的工作。
  从90年代初开始,陈耀松的研究成果引起了体育界的关注。1994年开始,武汉体育学院研究蹼泳项目课题组的成员运用陈耀松的模型和理论进行数值模拟研究和改进蹼泳板的设计,让中国在蹼泳项目上取得了飞跃性的突破。2002年蹼泳世锦赛上,中国队收获了24个项目中的13枚金牌和8枚银牌,大大超出了国家赛前预计的5枚金牌的目标。尽管蹼泳是一项非奥运会比赛项目,但如此大的飞跃仍然振奋人心。
  很快,在国家体育总局、国家自然科学基金委等单位的支持下,陈耀松创建的模拟计算模型被应用到更多的水上运动项目上,包括赛艇、皮划艇等奥运项目的技术攻关都在陈耀松的研究基础上展开,一些长期困扰国内外同行的复杂的流体问题迎刃而解。陈耀松的计算流体力学模拟的研究手段,为水上运动中复杂的力学问题的解决开辟了一条捷径,为我国健儿在此次奥运会上的完美表现提供了有力的支持,也让人们真正看到了科技奥运的巨大威力。
  奥运会已经落下帷幕,而陈耀松和他的科研组仍在孜孜不倦地进行着科研工作。运用流体力学的理论计算方法,陈耀松带领的团队将数学模型与各种实际问题结合,在继续研究飞行器等传统流体力学问题同时,也重点开展了如何减小高速列车阻力、降低潜水艇噪声、控制发电厂风冷等与国家重大工程技术相关问题的研究。陈耀松认为,在计算机处理速度大幅增加的今天,数值模拟必将在基础科学、工程技术等各个方面发挥越来越重要的作用,而培养一批有能力将实际问题与数学模型结合起来的高素质人才,是我国的当务之急。数值模拟这一科研方法还会为人们带来有更多“金牌”的惊喜。
(王 诚)