周力行教授于2012年获中国工程热物理学会燃烧学“杰出贡献奖”。周力行教授1932年12月4日(后来按农历登记为11月7日) 生于北京。清华大学工程力学系教授,国务院批博士生导师,享受国家特殊津贴的专家,我国燃烧学学术带头人之一。他自幼生长在高级知识分子家庭中。父亲周恩久是经济学教授,兼修中国古代史,曾经研究过西汉财政制度和中国古代造船史。叔父周惠久是中科院院士,曾任西安交大副校长,国际著名材料科学专家,曾获国家科技进步一等奖。
1934年,父母全家于北京留影
注:和庄逢辰院士并列
怎么喜欢上燃烧学和流体力学的
周先生少年时代1944-1948年曾在南京市立第二中学、1948-1950年在上海市交大附中和上海市洋泾中学就读。少年的他曾对物理学有很大兴趣,尤其喜欢天体物理学和爱因斯坦的《相对论》。
他原来就喜欢理科,但是奉父命只好学了工科。1950年到北京大学工学院机械系学习,1952年院系调整到清华大学动力系热力发电专业学习。
1953年本科毕业后,留校任教,曾作为冯俊凯教授的助手,在辅导《锅炉设备》的课程中,
开始喜欢工科中的理科--《燃烧学》。1957年11月到1961年10月年间被学校选派到苏联列宁格勒加里宁工学院物理-力学系热物理教研组攻读副博士学位(对等于西方的Ph.D.博士学位),师从燃烧专家帕列耶夫(Paleev)教授和流体力学专家洛强斯基(Loiqiangsky)教授。他从文献中发现50年代钱学森和卡门就用流体力学研究燃烧学,于是就结合两位导师的特点,用流体力学的边界层理论方法研究碳氢燃料液滴和液雾燃烧,同时进行实验研究,发现了液滴燃烧的全包火焰、半包火焰和尾部火焰的三种燃烧模态,对应于液雾燃烧的多种模态。后来他认为,在苏联的学习是他一生收到的最严格的科研训练,是他以后从事多相湍流燃烧的研究的萌芽,也为他作为导师培养硕士和博士生在方法上打下了基础。
周教授研究的“离散型多相流动”是含有大量颗粒/油滴的气体流动。美籍华人苏绍礼(S.L. Soo)是国际上多相流体力学研究的先驱大师。可是苏绍礼研究多相流体力学时,对湍流只是一种笼统而模糊的概念。“湍流”是流体流动有随机现象,同时又存在有组织结构(拟序结构,coherent structures)的状态。周培源先生早在上个世纪50年代就提出求解湍流方程的理论,是后来形成湍流模型理论的基础,不过没有涉及多相流动。20世纪60年代,钱学森先生和他的导师冯·卡门(Von· Karman)用流体力学方法研究燃烧,叫“化学流体力学”或者“反应流体力学”。但是他们的研究限于层流燃烧。周教授针对实际的燃烧问题,研究多相湍流有反应的流动,主要贡献是把湍流理论和多相流体力学以及燃烧理论结合起来进行研究,称之为“多相湍流反应流体力学”。这是对流体力学和工程热物理学科的交叉的一个重要发展,是前人没有提出过的。
湍流气体和两相流燃烧广泛存在于能源动力、航空航天、化工冶金和矿业等工程中。科学出版社最新出版的《气体和两相流燃烧:理论和数值模拟》一书,是基于周力行教授在国内外高校和科研院所的讲学内容,涵盖了作者所在的研究组多年的科研成果以及国内外研究进展。本书的特点,第一是三个领域的结合,湍流气体和两相流燃烧是十分复杂的过程,涉及燃烧理论、两相流体动力学和湍流模型理论。国内外其他研究者的著作往往只涉及一个或两个领域,本书则将此三个领域有机地结合起来。第二是两个方面的结合,即基础理论和数值模拟的结合,对两个方面都进行了详细的叙述。和作者过去已经出版的有关著作相比,本书在国内外和作者所在的研究组取得的最近成果上,内容都有了很大更新和扩展。
颗粒的脉动会比气体的大吗
在控制液雾和煤粉两相燃烧的流动规律中,颗粒/液雾的脉动引起的湍流弥散,影响燃烧装置中燃料颗粒/液雾的浓度分布,涉及燃烧效率和污染物生成等重要的能源和环境问题。对颗粒脉动和气体脉动之间的关系,周教授发现传统的理论有错误。颗粒过去的“颗粒追随流体而脉动”的理论认为:颗粒的脉动总是比流体的脉动弱,大颗粒的脉动和扩散总是比小颗粒的差。周教授领导的研究组通过理论、数值模拟和实验研究发现,事实上正好相反:在一定的颗粒尺寸范围内,颗粒的脉动比气体的强,大颗粒的脉动比小颗粒的强,大颗粒的扩散比小颗粒的快。原因在于,颗粒的脉动也有其自身的惯性,在一定程度上也有类似于流体湍流运动的规律,称之为“颗粒湍流”。据此提出了“颗粒湍流动能和颗粒雷诺应力理论”,得到国际上同行在他们专著的公认和引用。是2007年获得国家自然科学奖的重要内容之一。
一生中最难忘的两件事
周教授不久前和学生们交流时,回忆他一生的经历,说到最难忘的两件事。一件事是1957年他到苏联留学,11月刚到莫斯科,适逢毛主席到莫斯科大学会见中国留学生,在大礼堂做报告,他坐在第五排。毛主席一开头就说:“世界是你们的,也是我们的,但是归根结底是你们的。你们青年人朝气蓬勃,正在兴旺时期,好像早晨八九点钟的太阳。希望寄托在你们身上。”他当时感到党和国家对年轻人寄予的重大希望和自己的无比幸福,应当努力学习,在科研上做出对国家的贡献。
另一件事是他获得国家自然科学奖的“四个一”。在国家奖励办公布的获奖名单中,他的项目在所有自然科学奖项中位列榜首,这是一个“一”。第二个“一”是,他是清华大学当年唯一的自然科学奖的获得者。第三个“一”是“一个人”的“一”,因为这个项目他是唯一完成人。第四个“一”是在国家科学技术奖励大会开幕之前,他有幸被安排坐在第一排接受中央领导的接见。2008年1月8日他被邀请到人民大会堂,参加2007年度国家科学技术奖励大会。大会正式开幕前受到了中央领导的亲切接见,胡锦涛和温家宝等党和国家领导人亲自和他握手,祝贺他获得国家科技奖励。胡锦涛主席第一个走过来跟他握手,亲切地说:“祝贺你呀!”周教授说:“你是清华的校友,我也是清华大学的老师。”胡锦涛同志高兴地说:“那更好了!我很高兴你作为清华的校友能得到这个奖,希望你继续努力!”能得到国家主席的肯定和鼓励,他内心异常激动和欢喜。这 “四个一”,既是国家给予的高度荣誉,又是对他六十多年的科学研究成果的极大肯定。2012年和2019年又分别获得中国工程热物理学会和国际煤燃烧会议的杰出贡献奖。
同事和学生怎么评价的
周力行教授曾经领导了有多名教师和学生组成的团队,培养了26名博士生和17名硕士生获得学位,以及9名博士后。他的同事和学生们对他的评价在他60岁诞辰的纪念册中有高度肯定的留言。
本文转自“燃烧科学进展”公众号。
(本文编辑:刘四旦)
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