王春：科研高峰攀登者

本刊記者 任 杰

王春，中國科學院力學研究所高溫氣體動力學國家重點實驗室副研究員。兼任國際激波學會會員、美國AIAA會員、中國力學學會會員、中國空氣動力學學會會員、北京力學學會會員。研究領域為非定常空氣動力學理論和實驗方法、超聲速燃燒和爆轟、化學反應流動模擬。曾獲第三屆力學研究所“優秀青年”稱號、2011年度中國力學學會青年科技獎。

專家簡介：

20年前，帶著青春的希望與夢想，他從大同縣第一中學畢業，進入太原工業大學（現太原理工大學）熱能工程系學習。在校期間獲得兩次考試選拔“優秀生”稱號和多次獎學金，曾獲太原工業大學首屆英語競賽中級一等獎；16年前，帶著對知識的渴望和對科學研究的向往，他考取航天科工集團三院碩士研究生，師從航天三十一所司徒明研究員，從事宇航推進系統與理論方向研究工作；11年前，懷揣著對學科前沿學術研究的訴求，他又到中國科學技術大學力學和機械工程系流體力學專業攻讀博士學位，師從韓肇元教授，研究方向為激波干擾和激波動力學；現如今，在以國家的重大需求為導向，以解決空天飛行器推進關鍵技術為目標的科研工作中，他一如既往的勇攀高峰。

他就是中國科學院力學研究所高溫氣體動力學國家重點實驗室副研究員王春。

獻身科研事業 勇攀科學高峰

科研是份不折不扣的“苦”差事。科學工作者往往長時間徘徊于反復失敗的實驗和繁雜浩瀚的文獻里，即使通宵達旦也未必獲得理想的結果，因此科學研究人員必須具備的基本的品質就是信念和堅持。王春的研究領域屬于學科的研究前沿，個中滋味自是不言而喻，所幸王春是一個耐得住寂寞、能夠堅持信念的科研學者。

王春的科研方向集中在氣相爆轟不穩定性機理研究、高超聲速推進超聲速混合和燃燒強化技術研究、高超聲速流動模擬的實驗技術研究。

其中，最具代表性的研究課題包括：爆轟波不穩定性的激波動力學理論、擴張型激波風洞二次波機理和吸氣式推進高效燃燒技術研究。

爆轟波不穩定性指的是爆轟波前鋒中多維擬序結構形成的流體力學不穩定性機制，而一維爆轟波在數值仿真中表現為周期性的前導激波振蕩。其中，非定常激波與化學反應的作用起到了主導的作用，同時受到湍流等流體力學現象的影響。與其它的流體不穩定性相比，爆轟波不穩定性具有一定的特殊性，特別是爆轟波行為的周期性特點。對于爆轟波不穩定性問題研究歷經半個多世紀，尚缺乏關鍵性的理論突破。常見的理論研究方法包括線性小擾動理論和John H.S. Lee等人的正則模式分析方法，這些分析偏重數學分析，而相關的物理分析支持不足。王春等人發展了化學反應介質中的激波動力學，應用于一維爆轟波模型，獲得了描述爆轟波前導沖擊波與化學反應作用的二階常微分方程，并給出了非穩態爆轟波傳播的關鍵物理機理。初步的研究結果表明爆轟波不穩定性問題在本質上可以模化為一類激波和化學反應干擾形成的二階振蕩器。該方向研究進展和Fan Zhang等人提出的爆轟波振蕩器類比概念，代表了爆轟波不穩定性新的研究思路，可能在爆轟波不穩定性研究方向上取得關鍵性的理論突破。

王春參加了財政部和中科院重大科研裝備JF-12復現高超聲速飛行條件激波風洞的設計和研制工作，在爆轟驅動擴張型激波風洞二次波機理研究獲得重要進展。在JF-12風洞設計中，一項關鍵的氣動技術是“小驅大”擴張型激波風洞技術，用以滿足激波風洞長試驗時間的要求。這種“小驅大”擴張型激波風洞會出現一種二次波現象，二次波在理論上可以為稀疏波、壓縮波和激波，其中二次激波會大大地縮短風洞的有效試驗時間。過去的實驗研究證實了二次稀疏波和二次壓縮波的存在，二次激波則從未被觀察到，其物理機理尚不清楚。王春等人通過理論和數值仿真，發現風洞中的二次激波與管壁附面層干擾使二次波退化為二次波串，即二次壓縮波，這種作用延緩和減弱了二次波對風洞運行時間的影響。該“小驅大”擴張型激波風洞二次波機理研究成果在JF-12復現高超聲速飛行條件激波風洞中得到應用和驗證。

此外，針對高超聲速速吸氣式推進技術，王春等人提出了強化超聲速混合/燃燒的三維壁面凹腔火焰穩定技術和脈沖爆轟助燃技術，有希望用于下一代吸氣式飛行器動力推進裝置。

治學勤勉至誠 見證學科成長

流體力學經歷了幾個世紀的發展，目前其研究工作的一個方向是以工程需求為背景的流體力學應用研究；另一個方向是以深入物理規律為目的的基礎研究，只有把深入物理規律的基礎研究與工程需求的流體力學應用研究相結合，才能取得重要的原創性成果，為國家的重大科技需求服務。流體力學基礎研究的方向已細化為理論、計算和實驗主導的多個學科分支，由于流體力學基礎研究難度大，不易出成果，從事流體力學基礎研究的人員在逐漸縮減和流失。

在此背景之下，為了培養更多流體力學的后起之秀，王春目前指導了碩士研究生兩名，協助指導博士研究生兩名。而他本人目前的研究工作集中于高溫、高速情況下化學反應流動模擬和實驗研究，在多維激波干擾、超聲速混合和燃燒技術以及爆轟不穩定性研究上有重要的研究進展。

在基礎研究領域，關于激波和爆轟相關的物理規律研究中，由于王春的研究工作屬于學科的研究前沿，因此得到了國家自然科學基金、中國科學院創新基金的支持。在應用研究方面，王春的研究工作主要針對國家航空航天需求開展高溫氣體動力學相關的氣動力/熱、燃燒化學反應流、高速飛行器地面模擬技術開展工作，也得到了國家航空航天相關項目的支持。

一名合格的科研工作者，要有奉獻精神，為國家和集體作出應有的貢獻。這種精神上的滿足是其他方面無法比擬的。而確定了奮斗目標，僅僅是奮斗的開始。對于未來的工作，王春表示，從長遠規劃目標來看，基礎性研究工作希望在激波、爆轟和化學反應流的理論、模擬和實驗研究中獲得原創性的成果，與國內外同行交流，促進和推動他們對于流體力學基本物理現象的認識。應用方面的研究希望結合我國國家重大航空航天需求，解決關鍵的流體力學問題，為相關的應用提供直接的支持。

而面向學科未來，王春表示還需要建立有效的、長期的、持續穩定的科研評價體系，兼顧流體力學兼具應用性和基礎性的特點，唯科研經費論和唯論文論都是不合適的。