李新亮——中国科学院力学研究所 研究员

专家信息：

李新亮，男，中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室研究员，博士生导师。 

教育及工作经历：

1990.08-1994.07，吉林大学数学系, 学士，应用力学。

1994.08-1997.07，吉林大学数学研究所, 硕士, 流体力学。

1997.08 --2000.07，中国科学院力学研究所，博士 , 流体力学。

2000.08-2002.07，清华大学工程力学系, 博士后, 流体力学。

2002.08-至今，中国科学院力学研究所, 工作，流体力学。

2005.08-2007.08，日本东京工业大学, JSPS特别研究员。

2009.08，研究员。

2011.07，博士生导师。

学术兼职及社会任职：

1. 中国空气动力学会物理气体动力学专业委员会 副主任委员。

2. 计算物理学会常务理事。

3. 中国空气动力学会计算流体力学专业委员会委员。

4. 力学学会计算流体力学专业组组员。

5. 北京大学湍流与复杂系统研究国家重点实验室客座教授。

6. 中科院超级计算用户委员会委员。

7. “十二五”中科院信息化专题用户组成员。

8. 《计算物理》编委。

9. 《中国物理快报》特邀评审。

10. 国际知名杂志“Computers & Fluids”的地区编委。 

主讲课程：

计算流体力学 

培养研究生情况：

已指导学生

周莹 硕士研究生 080103-流体力学

冷岩 硕士研究生 080103-流体力学

何志伟 博士研究生 080103-流体力学

陈小平 博士研究生 080103-流体力学

现指导学生

康健 硕士研究生 080103-流体力学

朱兴坤 硕士研究生 080103-流体力学

李理 博士研究生 080103-流体力学

陈哲 博士研究生 080103-流体力学

周浩 硕士研究生 080104-工程力学

王子梁 硕士研究生 080103-流体力学

招聘情况：

急需人才加盟，欢迎报考本人的研究生（提供较好待遇）

招生专业

流体力学

计算机软件与理论

招生方向

流体力学

高性能计算 

研究方向：

1. 计算流体力学

2. 可压缩湍流与转捩

3. 飞行器空气动力学

承担科研项目情况：

他承担了自然科学基金、“973”“863”等课题以及国防专项等一系列科研项目。

资料更新中……

科研成果：

1. 2000年，多尺度复杂流体的直接数值模拟 ，获中国科学院自然科学二等奖（第3完成人）。

2. 2000年，可压缩湍流直接数值模拟，二等奖，部委级。

3. 2013年，高精度CFD软件开发及可压缩湍流直接数值模拟，获最佳应用奖。

4. 参与开发的大型飞机流场万核级数值模拟软件获得了2013年度“陕西省国防科技进步一等奖”（获奖项目：“面向大型飞机设计的万核级流场数值模拟软件研制”，李新亮为第三获奖人）。

5. 面向应用中的强劲需求，在CFD算法、模型及软件方面投入十多年的研究，开发了一套开源的计算流体力学软件Open CFD。该软件包含了有限差分及有限体积两个求解器。

6. 李新亮及其团队在CFD算法，特别是在高精度激波捕捉格式方面取得了丰富的研究成果，先后开发了优化保单调差分格式、加权群速度控制格式等一系列高精度激波捕捉方法。与国际上流行的高精度方法相比，这些方法在尺度分辨率及计算效率方面具有突出表现。

7. 利用自主开发软件结合大规模并行计算，采用直接数值模拟（DNS）手段进行了深入研究。直接数值模拟是采用密集的计算网格计算出湍流全部尺度流动细节。该方法不依赖湍流模型，因而可以准确地计算湍流，且可以给出湍流的全部信息。是研究湍流机理、实现控制及及建立和改进湍流模型的有效手段。

8. 面向飞行器可压缩湍流的难题，李新亮及其团队先后对可压缩槽道、平板、钝锥、压缩折角、激波—湍流边界层干扰等复杂问题进行了直接数值模拟研究。在此基础上建立了可压缩湍流数据库，该湍流数据库为湍流机理及湍流模型研究奠定了条件。到目前为止，该湍流数据库为国内外多个科研小组提供了研究可压缩湍流的第一手数据。

出版专著：

1 傅德薰;马延文;李新亮;王强 《可压缩湍流直接数值模拟》 科学出版社 

代表性英文论文：

1 Xinliang LI, Yanwen MA, Dexun Fu. 2000, DNS of Incompressible turbulent channel flow with upwind scheme on non-uniform meshes. Computational Fluid Dynamics JOURNAL

2 Li Xinliang, Ma Yanwen, Fu Dexun. DNS and scaling law analysis of compressible turbulent channel flow. Science in China另见: 李新亮，马延文，傅德薰。可压缩槽道湍流的直接数值模拟及标度律分析。中国科学

3 Li Xinliang, Fu Dexun, Ma Yanwen. Direct numerical simulation of compressible isotropic turbulence. Science in China 另见: 李新亮，傅德薰，马延文。可压缩均匀各向同性湍流的直接数值模拟。中国科学

4 Fu Dexun, Ma Yanwen, Li Xinliang, and Liu Mingyu, Compact difference approximation with consistent boundary condition, Progress in Natural Science

5 Li Xinliang, Fu Dexun, Ma Yanwen. Direct numerical simulation of passive scalar in decaying compressible turbulence, Science in China 另见:李新亮 傅德薰 马延文。可压衰减湍流中被动标量场的直接数值模拟及谱分析，中国科学

6 Linbo Zhang, Shiyi Chen, Xinliang LI et al. Some Numerical Results on the Domestic Made Teracluster LSSC—II. SCIENCE IN CHINA SERIES A-MATHEMATICS

7 Ma Yanwen, Gao Hui, Fu Dexun and Li Xinliang, Difference Scheme on Non-Uniform Mesh and Their Application, Progress in Natural Science,

8 Li Xinliang, Fu Dexun, and Ma Yanwen. DNS of compressible turbulent boundary layer over a blunt wedge. Science in China Ser.另见: 李新亮，傅德薰，马延文。可压缩钝楔边界层转捩到湍流的直接数值模拟。 中国科学

9 Xinliang LI, Dexun Fu, and Yanwen Ma. Optimized group velocity control scheme and DNS of decaying compressible turbulence of relative high turbulent Mach number. International Journal for Numerical Methods in Fluids,

10 Gao Hui, Fu Dexun, Ma Yanwen, Li Xinliang, Direct numerical simulation of supersonic boundary layer, Chinese Physics Letters

11 Li Xinliang, Fu Dexun and Ma Yanwen, Direct Numerical Simulation of a Spatially Evolving Supersonic Turbulent Boundary Layer at Ma = 6, Chinese Phys. Lett.

12 ZHOU Ying, LI Xin-Liang, FU De-Xun, MA Yan-Wen Coherent structures in the transition of a flat-plate boundary layer at Ma=0.7， Chinese Physics Letters

13 Fu Dexun, Ma Yanwen, Li Xinliang, Direct numerical simulation of three-dimensional Richtmyer-Mechkov instability, Chinese Physics Letters,

14 Li Xinliang, Fu Dexun and Ma Yanwen. DNS of compressible turbulent boundary layer around a sharp cone , Science in China另见：李新亮，傅德薰，马延文。可压缩尖锥边界层转捩的直接数值模拟，中国科学

15 Xinliang LI, Katsumi Hashimoto, Yasuhiro Tominaga, Mamoru Tanahashi and Toshio Miyauchi. Numerical study of heat transfer mechanism in turbulent supercritical CO2 channel flow. Journal of Thermal Science and Technology

16 Xinliang LI, Dexun Fu and Yanwen Ma，Direct numerical simulation of hypersonic boundary-layer transition over a blunt cone， AIAA Journal,

17 Zhang YD, Fu DX, Ma YW and Li XL, Receptivity to free-stream disturbance waves for hypersonic flow over a blunt cone, Science in China G另见：张玉东，傅德薰，马延文，李新亮。钝锥高超声速边界层来流感受性数值研究。中国科学

18 Xian Liang, Xinliang LI, Dexun Fu and Yanwen Ma, Complex Transition of Double –Diffusive Convection in a Rectangular Enclosure with Height-to-Length Ratio Equal to 4: Part I, COMMUNICATIONS IN COMPUTATIONAL PHYSICS

19 LI Xin-Liang, FU De-Xun, MA Yan-Wen and GAO Hui, Acoustic Calculation for Supersonic Turbulent Boundary Layer Flow, CHIN. PHYS. LETT

20 Xian Liang , Xinliang LI , Dexun Fu and Yanwen Ma, Effect of wall temperature on boundary layer stability over a blunt cone at Mach 7.99, Computers & Fluids

21 Xinliang LI, Dexun Fu and Yanwen Ma, Direct numerical simulation of hypersonic boundary layer transition over a blunt cone with a small angle of attack, Physics of Fluids

22 Xinliang LI, Dexun Fu，Yanwen Ma, Xian Liang, Direct Numerical Simulation of Shock/Turbulent Boundary Layer Interaction in a Supersonic Compression Ramp， Science China： Physics, Mechanics & Astronomy, 另见： 李新亮，傅德薰，马延文，梁贤，压缩折角激波-湍流边界层干扰直接数值模拟，中国科学

23 Xinliang LI, Dexun Fu, Yanwen Ma and Xian Liang, Direct numerical simulation of compressible turbulent flows. Acta Mechanica Sinica

24 Zhiwei He, Xinliang LI, Dexun Fu and Yanwen Ma, Monotonicity-preserving Upwind Compact Difference Schemes, Science in China G, (已录用，待发表)

代表性中文论文：

1 高超声速湍流直接数值模拟技术 优先出版 李新亮 航空学报 2014/10/31

2 捕捉激波的群速度控制方法 李新亮; 傅德薰; 马延文 空气动力学学报 2014/10/15

3 Hermite WENO DG/FV混合算法的研究与应用 孙阳; 李新亮; 艾晓辉 第八届全国流体力学学术会议论文摘要集 2014/9/18

4 基于螺旋度的亚格子模型的提出与推广 于长平; 李新亮 第八届全国流体力学学术会议论文摘要集 2014/9/18

5 可压缩Rayleigh-Taylor不稳定性及湍流混合的直接数值模拟 田保林; 张又升; 李新亮 第八届全国流体力学学术会议论文摘要集 2014/9/18

6 基于特征波方法的可压缩瑞利-泰勒流动无反射边界条件 张又升; 田包林; 何志伟; 李新亮 第八届全国流体力学学术会议论文摘要集 2014/9/18

7 离散空间直接建模的计算流体力学方法 徐昆; 李启兵; 黎作武 中国科学:物理学 力学 天文学 2014/5/20

8 高精度气体动理学格式与湍流模拟 李启兵; 符松 中国科学:物理学 力学 天文学 2014/3/20

9 基于GPU的隐式算法与方案研究 李雪松; 顾春伟 工程热物理学报 2013/11/15

10 并行WENO格式在三维定常粘性流体计算中的应用 叶钦巴图; 胡晓东; 张鉴; 陆忠华; 李新亮 科研信息化技术与应用 2013/9/20

11 高超声速小钝度球锥边界层转捩的攻角效应的直接数值模拟 梁贤; 李新亮 中国力学大会——2013论文摘要集 2013/8/19

12 超音速压缩拐角平均速度剖面的定量理论 吴斌; 邹鸿岳; 胡延超; 陈曦; 毕卫涛; 李新亮; 佘振苏 中国力学大会——2013论文摘要集 2013/8/19

13 超声速燃烧室隔离段壁面热流的分析 陈小平; 李新亮; 窦华书 中国力学大会——2013论文摘要集 2013/8/19

14 保墒增的高阶人工黏性法 李理; 李新亮 中国力学大会——2013论文摘要集 2013/8/19

15 入射激波-湍流边界层干扰的直接数值模拟 李新亮; 何志伟; 梁贤 中国力学大会——2013论文摘要集 2013/8/19

16 流向肋条平板边界层湍流减阻研究 陈哲; 李新亮; 李理 中国力学大会——2013论文摘要集 2013/8/19

17 参考焓值法在高速槽道湍流中的修正 陈小平; 李新亮; 仲峰泉 力学学报 2013/7/18

18 比熵增概念及其在湍流模型中的应用 赵瑞; 阎超; 李新亮; 蒋海军 空气动力学学报 2013/6/15

19 基于GPU的多重网格Navier-Stokes解算器并行优化方法研究 刘冰; 陆忠华; 李新亮; 胡晓东 科研信息化技术与应用 2013/5/20

20 超/高超声速边界层湍流的马赫数壁温效应 梁贤; 李新亮 高超声速专题研讨会暨第五届全国高超声速科学技术会议论文集 2012/11/12

21 高超声速化学非平衡湍流直接数值模拟 陈小平; 李新亮; 樊菁 第七届全国流体力学学术会议论文摘要集 2012/11/12

22 超/高超声速边界层湍流的马赫数壁温效应 梁贤; 李新亮 第七届全国流体力学学术会议论文摘要集 2012/11/12

23 加力燃油泵隔舌空化机理及抑制方法研究 薛梅新 清华大学 2012/5/1

24 Mach8的平板可压缩湍流边界层直接数值模拟及分析 梁贤; 李新亮; 傅德薰; 马延文 中国科学:物理学 力学 天文学 2012/3/20

25 基于直接数值模拟的可压缩湍流模型评估和改进 李新亮; 傅德薰; 马延文 力学学报 2012/3/18

26 高超声速高温槽道湍流摩阻/热流分析 陈小平; 李新亮; 樊菁 第四届高超声速科技学术会议会议日程及摘要集 2011/12/6

27 优化的保单调差分格式及激波/湍流边界层干扰的直接数值模拟 李新亮; 冷岩; 何志伟 第四届高超声速科技学术会议会议日程及摘要集 2011/12/6

28 壁温影响的高超声速湍流边界层特征 梁贤; 李新亮; 傅德薰; 马延文 第四届高超声速科技学术会议会议日程及摘要集 2011/12/6

29 变比热真实气体效应的高超声速槽道湍流直接数值模拟 陈小平; 李新亮; 樊菁 中国科学:物理学 力学 天文学 2011/8/20

30 万核级可扩展CFD软件及应用 优先出版 梁贤; 李新亮; 傅德薰; 马延文 华中科技大学学报(自然科学版) 2011/6/17

31 基于OpenCL的并行方腔流加速性能分析 李森; 李新亮; 王龙; 陆忠华; 迟学斌 计算机应用研究 2011/4/15

32 GPU上计算流体力学的加速 董廷星; 李新亮; 李森; 迟学斌 计算机系统应用 2011/1/15

33 数值摄动算法及其CFD格式 高智 力学进展 2010/11/25

34 基于直接数值模拟的超/高超声速湍流模型评估与改进 李新亮; 傅德薰; 马延文 第三届高超声速科技学术会议会议文集 2010/10/26

35 对流扩散方程的绝对稳定高阶中心差分格式 高智 力学学报 2010/9/18

36 压缩折角激波-湍流边界层干扰直接数值模拟 李新亮; 傅德薰; 马延文; 梁贤 中国科学:物理学 力学 天文学 2010/6/20

37 高精度计算流体力学软件Hoam-OpenCFD开发 李新亮; 傅德薰; 马延文; 梁贤 科研信息化技术与应用 2010/5/20 0:00

38 对流扩散方程的三阶迎风格式的数值摄动高精度重构 杨满叶; 舒适; 李明军 水动力学研究与进展A辑 2010/5/15

39 预处理方法与大涡模拟工程应用 李雪松; 徐建中; 顾春伟 中国科学(G辑:物理学 力学 天文学) 2009/1/20

40 钝锥高超声速边界层来流感受性数值研究 张玉东; 傅德薰; 马延文; 李新亮 中国科学(G辑:物理学 力学 天文学) 2008/9/15

41 壁温对高超音速钝锥边界层稳定性的影响 梁贤; 李新亮; 傅德薰; 马延文 第五届全国青年计算物理学术交流会论文摘要 2008/7/1

42 2007年全国流体力学青年研讨会成功召开 陈海昕; 于彦泽; 孟庆国 空气动力学学报 2008/3/15

43 可压缩尖锥边界层湍流的直接数值模拟 李新亮; 傅德薰; 马延文 中国科学(G辑:物理学 力学 天文学) 2008/1/15

44 高精度非定常激波装配法 张玉东; 傅德薰; 马延文; 李新亮 计算物理 2007/9/25

45 可压缩边界层湍流的直接数值模拟 李新亮; 傅德薰; 马延文; 周莹 大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集 2007/9/1

46 三峡葛洲坝通航水流数值模拟及航运调度系统研究 姚仕明 清华大学 2006/10/1

47 槽道内可吸入颗粒物近壁运动的直接数值模拟 李光辉 清华大学 2005/5/1

48 迎风紧致格式求解Hamilton-Jacobi方程 田保林; 傅德薰; 马延文; 李新亮 计算物理 2005/3/25

49 可压缩钝楔边界层转捩到湍流的直接数值模拟 李新亮; 傅德薰; 马延文 中国科学G辑:物理学、力学、天文学 2004/8/20

50 利用流体运动大小尺度方程组计算二维槽道湍流 申义庆; 杨国伟; 高智 计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集 2004/8/1

51 可吸入颗粒物近壁运动的直接数值模拟 由长福; 李光辉; 祁海鹰; 徐旭常 工程热物理学报 2004/3/10

52 8阶群速度控制格式及其应用 李新亮; 傅德薰; 马延文 力学学报 2004/1/19 0:00

53 可压衰减湍流中被动标量场的直接数值模拟及谱分析 李新亮; 傅德薰; 马延文 中国科学G辑:物理学、力学、天文学 2003/8/15

54 含被动标量场的可压衰减湍流的直接数值模拟及分析 李新亮; 傅德薰; 马延文 2003空气动力学前沿研究论文集 2003/6/30

55 湍流的直接数值模拟及可压缩效应 傅德薰; 马延文 2003空气动力学前沿研究论文集 2003/6/30

56 2002年度非线性力学国家重点实验室学术年会简介 赵亚溥 力学进展 2003/5/25

57 三维直叶栅非定常流动的并行计算研究 张志斌; 李新亮; 沈孟育 航空动力学报 2003/4/30

58 一个基于非均匀网格上的二阶基本无振荡差分格式　 申义庆; 高智 力学学报 2003/3/19

59 平面压气机叶栅非定常流动的数值研究 张志斌; 李新亮; 沈孟育 清华大学学报(自然科学版) 2003/2/28

60 可压缩衰减湍流的直接数值模拟 李新亮; 傅德薰; 马延文 计算流体力学研究进展——第十一届全国计算流体力学会议论文集 2002/9/1

61 可压缩均匀各向同性湍流的直接数值模拟 李新亮; 傅德薰; 马延文 中国科学(A辑) 2002/8/20

62 迎风紧致格式的混淆误差分析及其同谱方法的比较 李新亮; 马延文; 傅德薰 计算物理 2002/7/20

63 二维槽道湍流的标度律分析 李新亮; 马延文; 傅德薰 力学学报 2002/7/19

64 不可压N-S方程高效算法及二维槽道湍流分析 李新亮; 马延文; 傅德薰 力学学报 2001/9/19

65 剪切湍流的数值模拟及可压缩效应 傅德薰; 马延文; 李新亮; 王强 自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集 2001/4/1

66 可压槽道湍流的直接数值模拟及标度律分析 李新亮; 马延文; 傅德薰 中国科学(A辑) 2001/2/20

67 非均匀网格三点四阶紧致差分格式 于欣 第十届全国计算流体力学会议论文集 2000/9/1

荣誉奖励：

1. 2000年，多尺度复杂流体的直接数值模拟 ，获中国科学院自然科学二等奖（第3完成人）。

2. 2000年，可压缩湍流直接数值模拟，获二等奖，部委级。

3. 2013年，获中国科学院超级计算应用奖 。

4. 2013年，获陕西省国防科技进步一等奖 。

 

 

 

第八届全国流体力学青年研讨会召开

第八届全国流体力学青年研讨会于2013年5月18－19日在上海大学召开，本届会议由中国空气动力学会、国家自然科学基金委员会数学物理科学部和中国力学学会联合主办、上海大学上海市应用数学和力学研究所承办。来自全国23家单位（高校或科研院所）的11位特邀代表、35位青年代表、20余位列席代表和研究生参加这次盛会。

5月18日上午，隆重而简短的开幕式在上海大学宝山校区乐乎新楼2号楼学海厅举行。开幕式由会务组负责人卢东强研究员主持。开幕式上，中国空气动力学会副理事长、清华大学任玉新教授首先致开幕词，并转达了中国空气动力学会理事长邓小刚教授的祝贺。接着，上海大学副校长叶志明教授致欢迎辞。叶校长首先欢迎各位与会代表的到来，并简要介绍了上海大学概况及我校流体力学（国家重点学科）的发展，强调了研讨会自由平等了氛围的重要性。随后，国家自然科学基金委员会数学物理科学部张攀峰教授致辞。张教授简要介绍了研讨会的概况，强调了基金委对青年人才成长的重视，并转达了数学物理科学部领导的问候。最后，上海大学上海市应用数学和力学研究所所长、中国力学学会副理事长周哲玮教授致辞，并做了题为“重大工程中的关键力学问题调研方案”简短的主旨报告。参加开幕式的重要来宾还有原中国力学学会副理事长、上海大学终身教授戴世强先生，中国力学学会副理事长、北京大学佘振苏教授，上海应用技术学院副校长刘宇陆教授、中国力学学会流体力学专业委员会副主任委员、上海交通大学刘桦教授，中国空气动力研究与发展中心张来平研究员、上海大学理学院执行院长翁培奋教授。

随后，会议组织了5个大会特邀报告和35个青年代表报告。18日上午的四场特邀报告分别是：佘振苏（北京大学）的“真实湍流系统的基础研究前景”，张来平（中国空气动力研究与发展中心）的“动态混合网格生成技术及非定常计算方法研究与应用”，李新亮（中国科学院力学研究所）的“高精度数值方法与可压缩湍流直接数值模拟研究”，胡国辉（上海大学）的“纳米孔和电润湿 ——微纳米系统的流动特征”，19日上午的一场特邀报告是吴锤结（大连理工大学）的“消除尾涡－历时24年的追求及其启示”。这些报告为反映了近期流体力学学科的一些前缘热点问题，为流体力学青年工作者的成长引领方向，鼓励更多的青年人才在科学研究的道路上开拓前进、勇攀高峰。

会上，35位在流体力学领域脱颖而出、具有突出发展潜力的优秀青年工作者（40岁以下）分别报告了近年来各自领域的研究进展和研究设想。35位青年代表来自21家单位，平均年龄35.6岁，其中女性6位，老代表17位，新代表18位。18日晚上，与会代表们乐乎新楼2号楼思源厅举行了自由讨论会，议题主要围绕研讨会的办会模式、学会和基金委在人才培养、学科交叉中的作用、以及年青人如何面向国际学术前沿并结合国家重大需求等热点。

全国流体力学青年研讨会，旨在促进流体力学青年工作者之间的学术交流与合作，探讨流体力学在新时期的关键科学问题。在庄逢甘、张涵信、周恒、崔尔杰、吴有生、李家春等院士和前辈的直接关心和大力支持下，自1998年首届会议在杭州召开以来，该研讨会相继在无锡（2001）、西安（2003）、绵阳（2005）、哈尔滨（2007）、杭州（2009）、南京（2011）、上海（2013）等地成功举办，目前已成为我国流体力学青年工作者学术交流的重要平台。

会议结束后，与会代表纷纷表示，本届会议取得圆满成功，并对上海大学优质的会务服务、美丽的校园景色留下深刻的印象。

来源：上海市应用数学和力学研究所 2013/5/22

 

大规模高精度CFD软件开发取得进展

力学所高温气体动力学国家重点实验室李新亮研究员在大规模高精度计算流体力学软件开发方面取得新的进展。

在2013年8月15日至19日召开的第三届中国科学院超级计算应用大会上，李新亮研究员完成的《高精度CFD软件开发及可压缩湍流直接数值模拟》获最佳应用奖。中国科学院超级计算应用奖旨在鼓励高性能计算技术在科研领域的应用，促进我院乃至我国高性能计算应用水平的提升。今年为首次评选，共选出3项最佳应用奖和1项杰出用户奖。

此外，李新亮研究员参与开发的大型飞机流场万核级数值模拟软件获得了2013年度“陕西省国防科技进步一等奖”（获奖项目：“面向大型飞机设计的万核级流场数值模拟软件研制”，李新亮为第三获奖人）。该获奖项目为中国航空工业第一飞机设计研究院（原603所）牵头，联合中科院网络中心、中科院力学所、中航计算所（631所），旨在开发一套面向大型飞机流场计算的大规模并行CFD软件。该软件包含三个核心求解器，其中的大规模高精度差分求解器由力学所开发。

中国科学院超级计算应用奖

陕西省国防科技进步一等奖

来源：中国科学院力学研究所 2013-09-12

 

投身计算流体力学

——访中国科学院力学所研究员李新亮

 

李新亮毕业于吉林大学数学系力学专业，并于2000年在中国科学院力学研究所流体力学专业获得博士学位，随后在清华大学工程力学系做博士后。2002年博士后出站后，李新亮一直在中国科学院力学研究所工作。

在这里，他投身于计算流体力学的研究及教学中，并对湍流这一百年难题进行了深入探索。

致力于计算流体力学软件开发

计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD），是采用数值计算的方法研究流动问题的一门学科。该学科在工程及科研中发挥了重要作用，尤其是航空航天领域。

飞机、导弹等飞行器设计中需要解决大量的空气动力学问题，早期主要依赖风洞试验，随着计算流体力学及超级计算机的产生及发展，采用数值计算的方法解决这些气动问题成为可能，这就是计算流体力学（CFD）。如今，CFD已在飞行器设计中发挥巨大的作用，很多飞行器设计仅需要少量风洞试验即可完成定型。CFD计算需对软件需求强劲，目前国际上已经有了很多较为成熟的商业CFD软件，而像波音公司这样的大型企业也有自己的内部CFD软件。与国外比，我国在CFD软件开发及推广方面仍有一定差距。

面向应用中的强劲需求，李新亮在CFD算法、模型及软件方面投入十多年的研究，开发了一套开源的计算流体力学软件Open CFD。该软件包含了有限差分及有限体积两个求解器。

有限差分求解器的最大特点是具有非常高的精度，最高精度可达十阶。该软的差分库包含了其自行开发的多种高精度差分格式，以及目前流行的高精度差分格式。主要用于直接数值模拟及大涡模拟等复杂流动的机理研究。有限体积求解器采用多块结构网格，集成了目前常用的数值方法及湍流模型，可用于像整架飞机这样的复杂外形流动的数值模拟。

该软件的另外一个特点是，具有很强的并行可扩展性。测试结果显示，该软件在常规CPU体系上实现了五万余CPU核心的高性能并行计算；而使用众核系统测试时，并行规模达到近百万CPU核心。该软件获得了中科院网络中心2011年度的“计算规模奖”和2013年度“最佳应用奖”。

该软件向国内外开放源代码，二维代码可在流体中文网下载（http://www.cfluid.com/bbs/forumdisplay.php?fid=2），目前下载量达到上万余次。三维代码也被国内外20多家单位使用。

专注CFD研究和教学

李新亮及其团队在CFD算法，特别是在高精度激波捕捉格式方面取得了丰富的研究成果，先后开发了优化保单调差分格式、加权群速度控制格式等一系列高精度激波捕捉方法。与国际上流行的高精度方法相比，这些方法在尺度分辨率及计算效率方面具有突出表现。

李新亮的精力不仅花在科研上，在教学方面，他更是以自己的一言一行深深影响周围的每一位学生，他教导学生就像一个农民侍弄自己的庄稼一样，用爱心，用耐心，教他们为学、为人。

爱因斯坦曾说，对一切来说，只有兴趣才是最好的老师。兴趣的培养和激发是老师的责任和义务。在这方面，李新亮很用心。每年春季，他在力学所开设计算流体力学的课程，总是吸引了周围高校和研究所的很多学生前来旁听，外校听课学生的比例甚至超过了本单位的学生。他的课件和录像在“流体中文网”等网站被下载上万次，成为学习《计算流体力学》的主流课件。

探索湍流百年难题

湍流是流体的一种多尺度复杂运动状态，自然界和工程中的流动多为湍流状态。湍流是自然科学中的百年难题。到目前为止，湍流的形成、发展机理及其数学模型仍未完全明确，该问题的研究一直是流通力学的学科前沿。飞机、导弹等飞行器设计过程中，无论是气动外形还是发动机设计都会遇到大量与湍流（包括转捩）有关的问题。这些湍流问题是飞行器设计中的“卡脖子”问题，也是工程关注的重点问题。

面向湍流难题，李新亮利用自主开发软件结合大规模并行计算，采用直接数值模拟（DNS）手段进行了深入研究。直接数值模拟是采用密集的计算网格计算出湍流全部尺度流动细节。该方法不依赖湍流模型，因而可以准确地计算湍流，且可以给出湍流的全部信息。是研究湍流机理、实现控制及及建立和改进湍流模型的有效手段。由于湍流的多尺度性，分辨湍流的全部细节需要非常密度的计算网格（网格点数动辄数亿，甚至更多）因而计算量非常巨大，对计算资源及计算软件要求苛刻。而飞行器湍流属于可压缩湍流、包含了湍流与激波等多种复杂因素，其直接数值模拟难度更大。国际上该流动的DNS研究也是近20年内的事情。

面向飞行器可压缩湍流的难题，李新亮及其团队先后对可压缩槽道、平板、钝锥、压缩折角、激波—湍流边界层干扰等复杂问题进行了直接数值模拟研究。在此基础上建立了可压缩湍流数据库，该湍流数据库为湍流机理及湍流模型研究奠定了条件。到目前为止，该湍流数据库为国内外多个科研小组提供了研究可压缩湍流的第一手数据。

钝锥体是火箭及导弹等高速飞行器的典型头部外形，其转捩位置及转捩机理在航天领域倍受关注。直接数值模拟（DNS）是研究该问题的有效手段，但由于计算复杂，国际上尚没有高超声速有攻角钝锥边界层湍流DNS结果报道。面向国家需求，李新亮团队开展了来流马赫数6小攻角球钝锥边界层转捩到湍流的直接数值模拟，得到了整个钝锥边界层转捩过程的全部流场。发现了小攻角情况下，高速钝锥表面上的转捩位置呈现出非单调曲线分布。在此之前，尚没有高超音速钝锥边界层湍流直接数值模拟（DNS）的公开报道，该结果是首个公开报道的高速钝锥边界层湍流DNS算例。该研究为认识小攻角高速钝锥转的捩机理提供了有力依据。

在求索中创新，收获中进步

科学研究是探求未知的工作，贵在求索创新。在投注大量科研精力的领域中，李新亮一路耕耘一路收获。他承担了自然科学基金、“973”“863”等课题以及国防专项等一系列科研项目。获得2000年度中国科学院自然科学奖二等奖、2013年陕西省国防科技进步一等奖等奖项。

除了收获这些荣誉，他还在多项社会活动中发挥所长。现在，李新亮兼任中国空气动力学会物理力学专业委员会副主任委员，中科院超级计算用户委员会委员，“十二五”中科院信息化专题用户组成员，计算物理学会常务理事，《计算物理》杂志编委等众多职务。目前还担任国际知名杂志“Computers & Fluids”的地区编委。

透过这一串串闪光的足迹，人们不难看出李新亮对科研的不懈追求。正因为有无数青年科学家的执著与追求，才会有中国科技的春天。

来源：科学中国人 2014年第2期