杨立新,男,博士,现任北京交通大学机械与电子控制工程学院教授。
教育及工作经历:
1987.9-1991.7 南京航空航天大学动力系 学士学位
1996.9-1998.7 清华大学热能工程系 硕士学位
1998.9-2001.6 清华大学热能工程系 博士学位
1991.07-2003.07 沈阳航空发动机研究所
2003.08-2005.07 北京科技大学,博士后
2005.08- 北京交通大学
2009.11-2010.11 美国休斯顿大学,访问学者
学术兼职:
1、国家能源先进燃料元件研发(实验)中心 学术委员。
主讲课程:
资料更新中……
招生专业:
机械工程博士
动力工程及工程热物理硕士
能源动力硕士
动力工程博士
培养研究生情况:
资料更新中……
研究方向:
航天动力工程
微机电系统与能源技术装备
清洁能源技术与热管理
热流科学与清洁能源利用
承担科研项目情况:
1.红果园(横): 燃料组件CFD模拟计算服务, 2023-2025
2.自然科学横向项目: 反应加热炉炉膛燃烧及炉管传热数值模拟, 2023-2023
3.成果培育项目: 微细受限空间内梯度多孔结构气液相变传热研究, 2022-2025
4.基本科研业务费研究生创新项目: 超薄环形热管流动及传热特性研究, 2022-2024
5.重点资助项目: 多热源高频功率模块先进相变热管理基础研究, 2022-2025
6.国家自然科学基金“联合基金项目”: 大功率电子系统微通道低沸点工质高热流密度流动沸腾 换热机理研究, 2022-2025
7.红果园(横): 基于欧拉两流体模型的燃料组件流动沸腾数值模拟方法研究, 2020-2022
8.国家自然科学基金“重点”: 低表面能工质润湿特性及调控机制基础研究, 2021-2025
9.红果园(横): 池式低温供热堆燃料组建热工水力特性数值模拟分析, 2020-2021
10.自然科学横向项目: 加氢反应器分配盘结构模拟优化设计(2), 2020-2022
11.国家重点研发计划-参加校外: 低碳社区,建筑清洁能源冷热电联供关键技术及示范, 2020-2023
12.自然科学横向项目: 烷基化反应器分布器CFD数值模拟, 2020-2023
13.红果园(横): 稳态燃料组件CFD模拟计算合同, 2019-2020
14.重点资助项目: 高速列车牵引变流器IGBT相变冷却关键技术与装置研究, 2018-2023
15.红果园(横): 全堆芯燃料组件精细化CFD模拟研究, 2018-2020
16.基本科研业务费自然科学类型项目: 微纳加工与系统研究, 2017-2018
17.红果园(横): 精细化网格燃料组件流场分析, 2017-2018
18.自然科学横向项目: 楼宇分布式能源屋顶流场分析数值模拟、实验测试与方案优化设计, 2017-2018
19.北京市科委: 微细通道板式蒸发器的传热基础研究, 2016-2018
20.自然科学横向项目: 加氢反应器分配盘结构模拟优化设计, 2015-2015
21.自然科学横向项目: 西藏地区集中供水点典型设计研究, 2015-2017
22. 红果园省部级"企事业":稳压器电加热元件沸腾传热特性研究,2015-2015
23. 北京交通大学:燃料组件CFD计算与验证,2015-2016
24.自然科学横向项目: CFD分析方法与计算模型研究调研 , 2014-2017
25.自然科学横向项目: 接触热组, 2014-2014
26.北京交大创新科技中心(暂停立项): 志诚宏业能源审计咨询, 2014-2014
27.北京交大创新科技中心(暂停立项): 能源审计报告技术咨询2014-2, 2014-2014
28.北京交大创新科技中心(暂停立项): 用能单位能源审计技术咨询, 2014-2014
29.北京市自然基金“面上”: 纯电动汽车锂离子电池充放电过程电热耦合特性研究, 2014-2016
30. 红果园(横):反应堆大规模CFD模拟研究 ,2014-2015
31. 红果园省部级"企事业":两级旋叶汽水分离器数值模拟分析 ,2014-2015
32.其他部市(2020.10起仅限省部级科技计划\基金\专项): 工业行业能源审计报告编制及审核技术规范与非工业(不含交通)行业能源审计报告编制及审核技术规范, 2013-2017
33.国家自然科学基金“面上”: 局部传递特性对材料激光加工/处理质量影响的机理分析, 2014-2017
34.自然科学横向项目: 烷基化反应器分布器CFX数值模拟 , 2013-2013
35. 红果园:基于CFD动网格技术的旁通阀动态特性分析,2013-2014
36. 红果园省部级"企事业":部件表面结冰三维实时成像技术研究,2013-2015
37.北京交大创新科技中心(暂停立项): 重整加热炉燃烧数值模拟, 2012-2013
38.科技部“科技支撑”: 高效节材热泵系列机组及高效换热器, 2012-2014
39.自然科学横向项目: Ericsson Docomo RRU仿真分析, 2012-2012
40.北京交大创新科技中心(暂停立项): PX格栅结构模拟优化设计, 2012-2012
41.基础研究项目: 锂离子动力电池产热机理及电池组热管理研究, 2012-2013
42.自然科学横向项目: 微通道流动沸腾中气泡受限行为研究, 2012-2013
43.国家自然科学基金“面上”: 微细通道内的流动沸腾的气泡行为特性研究, 2012-2014
44. 北京交通大学:CPR反应堆三维流场数值模拟分析,2012-2012
45. 红果园:AP1000安全阀动态特性CFD仿真分析,2012-2013
46. 红果园:蓖齿类结构的工程实用性流动与换热特性研究,2012-2014
47.自然科学横向项目: 燃料组件CFD计算技术服务, 2011-2012
48.自然科学横向项目: 创尔沃热能技术研究院技术指导, 2011-2014
49. 红果园(横):ACP600压力容器外部两相流动传热数值模拟,2011-2011
50. 北京交大创新科技中心:SJ-9B卫星0.2N推力器微流道两相流及出口雾化数值分析,2010-2010
51.北京交大创新科技中心(暂停立项): 新型格栅结构模拟优化设计, 2010-2011
52.基本科研业务费研究生创新项目: 电磁场驱动纳米管线旋转的实验及数值模拟研究, 2011-2013
53.基础研究项目: 质子交换膜燃料电池气体扩散层水平衡机理研究, 2009-2012
54.北京交大创新科技中心(暂停立项): 环形通道内流动沸腾可视化研究, 2010-2011
55.北京交大创新科技中心(暂停立项): 资料翻译技术服务合同, 2009-2009
56.北京交大创新科技中心(暂停立项): 资料翻译-合理用能诊断, 2009-2009
57. 北京交通大学:工业炉窑合理用能咨询,2009-2009
58. 北京交通大学:工业窑炉合理用能诊断技术咨询,2009-2009
59. 北京交通大学:加热炉等炉窑合理用能咨询,2009-2009
60.北京交大创新科技中心(暂停立项): 催化氧化反应器进口段结构优化设计, 2008-2009
61.国际合作: 合理用能的诊断方法及在工业炉窑中的应用, 2008-2009
62.国家自然科学基金“面上”: 电磁场驱动纳米管线旋转的实验及数值模拟研究, 2009-2011
63.北京交大创新科技中心(暂停立项): 电加热水箱流动与传热计算服务合同, 2008-2008
64.北京交大创新科技中心(暂停立项): 大型制氢转化炉CFD仿真设计分析, 2008-2008
65.国家自然科学基金“面上”: 毛细管内复杂气液相变现象及界面传递行为的研究, 2008-2010
66. 红果园:CFX程序工程化定制,2008-2009
67. 北京交大创新科技中心:信号交叉混合交通流的机非干扰机理研究,2008-2009
68. 北京交大创新科技中心:SG管板升温时间分析服务合同,2008-2008
69. 北京交大创新科技中心:测试仪器租赁,2008-2008
70.北京交大创新科技中心(暂停立项): 聚烯烃生产技术及新产品开发、工业反应器模拟, 2007-2007
71.教育部“重点”: 蓄热式冷凝型天然气锅炉燃烧与换热研究, 2007-2008
72. 红果园:溶液堆3,2007-2007
73. 北京交大创新科技中心:聚烯烃生产技术及新产品开发、工业反应器模拟,2007-2007
74. 北京交大创新科技中心:喷流作用下活动物运行轨迹模拟,2007-2007
75. 红果园:溶液堆1,2006-2006
76. 北京交通大学:溶液堆1:1热工试验台架堆芯三维流场、温场模拟分析,2006-2007
77. 北京交通大学:大组件流场分析技术服务,2006-2007
78. 校科技基金:激光加工融池气液和固液界面特性数值研究,2006-2007
79. 红果园:溶液堆2,2006-2006
80. 科技部“863”:蓄热式燃烧冷凝型天然气锅炉技术,2006-2008
81. 北京交通大学:某冷板部件的机电热耦合分析,2006-2006
82. 北京交通大学:气象探测装置投放数值模拟,2005-2005
83. 北京交通大学:工业炉流场数值模拟,2005-2005
发明专利:
[1]杨立新, 孙家智, 韩爽. 一种用于非接触测温红外探头的热防护及冷却装置[P]. 北京市: CN116465498B, 2025-08-26.
[2]杨立新, 于家乐, 李悦仪, 韩爽. 一种非透明式均热板内部工质相变速率分析计算方法[P]. 北京市: CN120316914A, 2025-07-15.
[3]杨立新, 孙家智, 韩爽. 一种用于非接触测温红外探头的热防护及冷却装置[P]. 北京市: CN219956717U, 2023-11-03.
[4]杨立新, 孙家智, 韩爽. 一种用于非接触测温红外探头的热防护及冷却装置[P]. 北京市: CN116465498A, 2023-07-21.
[5]杨立新, 韩爽, 杨雨佳, 陈奕凝, 姚程誉. 一种FTGP翅片换热器[P]. 北京: CN208075632U, 2018-11-09.
[6]杨立新, 韩爽, 杨雨佳, 姚程誉, 陈奕凝. 一种FTGP翅片换热器[P]. 北京: CN208026108U, 2018-10-30.
[7]洪开荣, 李长春, 高攀, 邹翀, 延皓, 张炜, 杨立新, 张金英, 李文杰, 母东杰, 杨雪松, 李竞, 黄静. 隧道模拟加载实验平台[P]. 河南省: CN103792104B, 2016-10-05.
[8]谭忠盛, 洪开荣, 王秀英, 李治国, 于清浩, 杨立新, 邹翀, 孟德鑫, 马永昌. 一种海底隧道防排水系统的堵塞性试验装置[P]. 北京市: CN102854028B, 2014-11-26.
[9]洪开荣, 李长春, 高攀, 邹翀, 延皓, 张炜, 杨立新, 张金英, 李文杰, 母东杰, 杨雪松, 李竞, 黄静. 隧道模拟加载实验平台[P]. 河南: CN103792104A, 2014-05-14.
[10]谭忠盛, 洪开荣, 王秀英, 李治国, 于清浩, 杨立新, 邹翀, 孟德鑫, 马永昌. 一种海底隧道防排水系统的堵塞性试验装置[P]. 北京: CN102854028A, 2013-01-02.
[11]张田田, 贾力, 杨立新, 赵熙科, 张静茹, 李星. 散热系统[P]. 北京市: CN101778554B, 2012-07-18.
[12]张田田, 贾力, 杨立新, 赵熙科, 张静茹, 李星. 散热系统[P]. 北京: CN101778554A, 2010-07-14.
发表论文:
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[2]孙凤杰,邸泓源,王超俊,杨立新.Effects of conjugate heat transfer with radiation on the combustion simulation of an experimental aero-engine.Applied Thermal Engineering,2025,3(281)
[3]Sun, Jiazhi; Yang, Lixin*; Zhou, Jianjun.Research on thermal resistance network model of concentric annular heat pipe heat for the sensor thermal protection.Case Studies in Thermal Engineering, 2025, 66: 105760.
[4]杨世豪,杨立新,李晓玲,任博,陈冲.A novel framework for critical heat flux prediction based on multiphase CFD-informed neural networks.International Journal of Heat and Mass Transfer,2025,2025(252)
[5]任博,杨立新,王家友.A steady-state numerical method for a high-pressure turbine disk system applying region rotation and boundary rotation under multiple frames of reference.Thermal Science and Engineering Progress,2025,7(63)
[6]Ren, Bo; Yang, Shihao; Yang, Lixin*; Luo, Xiang; Wu, ZeyuQUASI-3D modelling of heat generation in rotor-stator systems: Explicit roles of bolt geometry and operating parameters.International Journal of Thermal Sciences, 2025, 214: 109840.
[7]张浩杰,张竹茜,杨立新,王毅,李鹤遥.Numerical investigation on thermal behavior of high temperature heat pipe based on thermal resistance network model.Numerical Heat Transfer, Part A: Applications,2025,12(86)
[8]张浩杰,张竹茜,杨立新,李悦仪,李鹤遥,周羽辰.Numerical investigation on thermal efficiency and resistance of high-temperature thermosiphons using dimensionless method.Case Studies in Thermal Engineering,2025,106391(73)
[9]Yang, Shihao; Ren, Bo; Yang, Lixin*; Chen, Chong; Lu, Qi; Wei, Zonglan; Deng, Jian.Investigation of bubble interaction in a temporal and spatial heat flux partitioning model for subcooled flow boiling.International Journal of Heat and Mass Transfer, 2025, 236: 126389.
[10]Ren, Honglei; Yin, Liaofei*; Dang, Chao; Wu, Senquan; Jia, Li; Yang, Lixin.Experimental investigation on battery thermal management using phase change materials with different arrangement schemes.Applied Thermal Engineering, 2024, 255: 123991.
[11]Wang, Chaojun; Di, Hongyuan*; Lin, Hongjun; Shang, Shoutang; Yang, Lixin.Applications of weighted-sum-of-gray-gas model with soot to an experimental aero-engine combustion chamber.Applied Thermal Engineering, 2024, 236: 121511.
[12]Wang, Chaojun; Di, Hongyuan; Lin, Hongjun*; Shang, Shoutang; Yang, Lixin.Spectral effects of radiating gases and soot on an experimental aero-engine combustion chamber using full-spectrum k-distribution method.Applied Thermal Engineering, 2024, 246: 122925.
[13]Yang, Shihao; Ren, Bo; Yang, Lixin; Chen, Chong*; Lu, Qi; Wei, Zonglan.Investigation of the impact of near-wall mesh size on the transition from microscopic wall boiling mechanism to macroscopic multiphase-CFD models.Applied Thermal Engineering, 2024, 244: 122678.
[14]Sun, Jiazhi; Yang, Lixin*; Zhou, Jianjun.Effects of wick structure and installation angles on the heat transfer characteristics of concentric annular heat pipes: Experimental investigation.Case Studies in Thermal Engineering, 2024, 59: 104590.
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[16]Zhang, Haojie; Zhang, Zhuqian*; Yang, Lixin; Wang, Yi; Li, Heyao.Numerical investigation on thermal behavior of high temperature heat pipe based on thermal resistance network model.Numerical Heat Transfer Part A-Applications, 2024.
[17]任博,杨世豪,杨立新,王家友,魏宇航.Conjugate Heat Transfer simulation analysis of high-pressure turbine disk system based on Boundary rotating and Region rotating methods.The 10th Asian Joint Workshop on Thermophysics and Fluid Science,2024
[18]杨世豪,李晓玲,杨立新.Development of Wall Heat Flux Partitioning Model for Subcooled Flow Boiling Based on CFD.The 10th Asian Joint Workshop on Thermophysics and Fluid Science,2024
[19]王帆, 吴婧, 庄意如, 董冰琦, 王紫薇, 杨立新. 超高效液相色谱-串联质谱法测定大气中18种全氟和多氟烷基化合物[J]. 分析化学, 2023, 51 (08): 1371-1383.
[20]Liu Wei; Shang Zemin; Yang Shihao; Yang Lixin; Tian Zihao; Liu Yu; Chen Xi; Peng Qian.Numerical investigation of the critical heat flux in a 5 × 5 rod bundle with multi-grid.Nuclear Engineering and Technology,2022,5(54)
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[117]杨立新,巴黎明,李星.两种气液两相流模型的应用和比较.工程热物理学报, 2007, (S2): 93-96.
[118]杨立新,巴黎明,李星.溶液反应堆两相流动传热数值模拟.工业加热,2007,3(36): 14-20.
[119]陈智杰,姜泽毅,张欣欣,杨小兵,杨立新.环形加热炉管坯二维传热数学模型采用总括热吸收率法的探讨.工业加热,, 2006, 35(02): 33-35.
[120]贾力, 毛莹, 杨立新. 蓄热换热的温度分布与热饱和时间的数值模拟研究[J]. 应用基础与工程科学学报, 2006, (02): 282-290.
[121]贾力,毛莹,杨立新.Temperature Distribution and Heat Saturating Time of Regenerative Heat Transfer.Journal of Thermal Science,2006,2(15)
[122]贾力,毛莹,杨立新.蓄热换热的温度分布与热饱和时间的数值模拟研究.应用基础与工程科学学报,2006,2(14): 282-290.
[123]毛莹,贾力,杨立新.Experimental Research of High Temperature Regenerative Heat Transfer.Heat Transfer - Asian Research,2006,5(35)
会议论文:
[1]张浩杰,张竹茜,杨立新,王毅,杨世豪.无量纲数对高温热管传热性能的影响研究.中国核学会核反应堆热工流体力学分会第三届学术年会,2023
[2]孙家智,杨立新.Experimental Study of Static Contact-angle on Peak-like Microstructural Surfaces Produced by PIII Technology.19th Multiphase Flow Conference and Short Course,2023
[3]孙家智,杨立新,韩爽.传感器热防护丙酮同心环形热管实验研究.中国工程热物理学会传热传质学术会议,2023
[4]杨世豪,杨立新,李悦仪.基于CFD的高压过冷流动沸腾壁面热流分配模型研究.中国工程热物理学会传热传质学术会议,2023
[5]李悦仪,韩爽,杨立新.蒸汽腔内两相流态可视化实验研究.中国工程热物理学会传热传质学术会议,2023
[6]李思民,程铭,杨立新.微米级SiO2对PDMS涂层浸润性影响研究.中国工程热物理学会传热传质学术会议,2023
[7]杨世豪,任博,杨立新.Development of Wall Heat Flux Partitioning Model for Subcooled Flow Boiling Based on CFD.20th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-20),2023
[8]张浩杰,张竹茜,杨立新.Review on Heat Transfer Performance of High Temperature Heat Pipe.20th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-20),2023
[9]杨世豪,杨立新,陈冲.Investigation of the Impact of Near-Wall mesh size on the Transition from Microscopic Wall Boiling Mechanism to Macroscopic Multiphase-CFD Models.The 10th Korea-China Workshop on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics,2023
[10]张浩杰,张竹茜,杨立新,王毅,杨世豪.Study on The Effect of Dimensionless Numbers on Heat Transfer Performance of High Temperature Heat Pipe.The 10th Korea-China Workshop on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics,2023
[11]李悦仪,韩爽,杨立新.Experimental study of the two-phase flow regimes and thermal performance of vapor chamber.19th Multiphase Flow Conference and Short Course,2023
[12]杨世豪,杨立新,张浩杰.沸腾两相CFD计算中的网格模型敏感性研究.中国核学会核反应堆热工流体力学分会第三届学术年会,2023
[13]张浩杰,张竹茜,杨立新,王毅.高温热管瞬态热阻模型传热特性分析.中国核学会核反应堆热工流体力学分会第二届学术年会,2022
[14]张浩杰,张竹茜,杨立新,王毅.高温热管传热性能不稳定性研究综述.2021热工流体力学年会,2021
[15]杨立新,巴黎明,李星.两种气液两相流模型的应用和比较.2006中国工程热物理学会传热传质学学术会议,2006
[16]晁嫣萌,杨立新,张明乾.CPR1000压水堆本体结构热工水力特性CFD模拟研究.北京核学会第十届(2014)核应用技术学术交流会, 2014,
[17]杨润华,杨立新.Numerical study of Contact-angle on Different Microstructural Surfaces Prepared by PIII Technology.9th International Conference on Applied Energy, ICAE 2017,2017
[18]李星,贾力,张田田,杨立新.过量空气系数对天然气高温空气燃烧特性影响的数值研究.中国工程热物理学会2008年燃烧学学术会议,2008
[19]杨立新,张袆伟.地铁隧道活塞风固定网格技术数值模拟.2007年传热传质学学术会议,2007
[20]杨晖,贾力,杨立新.列车运动对站台环境影响的数值模拟.2007年传热传质学学术会议,2007
[21]杨晖,贾力,杨立新.隧道临界通风条件下火源附近烟气温度特性的研究.中国工程热物理学会传热传质学2009年学术会议,2009
[22]毛莹,贾力,杨立新.陶瓷蜂窝蓄热体的传热特性研究.中国工程热物理学会第十一届年会,2005
[23]杨立新,巴黎明,李星.溶液堆MUSIG气液两相流动换热数值模拟.第七届全国工业炉学术年会,2006
[24]杨建元,罗乖林,杨立新.探空仪投放轨迹数值模拟分析.中国第一届近代空气动力学与气动热力学会议,2006
[25]杨立新.Numerical simulation of magnetic field driven nano-wire rotation in fluid.International Conference on Automatic Control and Artificial Intelligence, ACAI 2012,2012
[26]杨辉,贾力,杨立新. EFFECT OF INITIAL VELOCITY FIELD ON SMOKE DIFFUSION CHARACTERISTIC IN SUBWAY TUNNEL.ASME Heat Transfer Summer Conference,2010
[27]Sur, Aritra; Yang, Lixin*; Liu, Dong.EXPERIMENTAL AND NUMERICAL INVESTIGATION OF TWO-PHASE PATTERNS IN A CROSS-JUNCTION MICROFLUIDIC CHIP.8th International Conference on Nanochannels, Microchannels and Minichannels, 2010-08-01 to 2010-08-05.
[28]Yang, Hui; Jia, Li; Yang, Lixin. NUMERICAL SIMULATION OF THE IMPACT OF BOTH AIR CONDITIONING SYSTEM AND TRAIN'S MOVEMENT ON PLATFORM AIR TEMPERATURE DISTRIBUTION.ASME Heat Transfer Summer Conference, 2008-08-10 to 2008-08-14.
[29]Li, Xing; Jia, Li; Zhang, Tiantian; Yang, Lixin.NUMERICAL STUDY ON HIGH TEMPERATURE AIR COMBUSTION IN U-TYPE TUBE.ASME Heat Transfer Summer Conference, 2008-08-10 to 2008-08-14.
[30]张田田,贾力,杨立新.gaseous internal flow characteristics in micro-scale with slip.1st Asian Symposiumon Computational Heat Tansfer and Fluid Flow,2007
[31]张田田,贾力,杨立新.Numerical study about entrance effect on internal flow and heat transfer in micro-scale.1st Asian Symposiumon Computational Heat Tansfer and Fluid Flow,2007
荣誉奖励:
1、北京市科学技术奖二等奖,5/10,2011。
2、北京交通大学优秀主讲,《工程燃烧学》,2012。
3、北京交通大学教学成果二等奖(研究生),2012。
4、北京交通大学教学成果二等奖(本科生),2012。
5、科学中国人(2015)年度人物。
杨立新:人生如棋 科研如棋
杨立新,北京交通大学机械与电子控制工程学院副教授。在清华大学热能工程系获工学硕士和工学博士学位,主要从事金属快速熔凝过程界面特性研究,结合CFD模拟技术进行激光加工熔化和凝固全过程的数值模拟研究;2006年在北京交通大学机电学院任教以来,主持了多项国防领域的CFD数值模拟项目。长期从事传热传质、凝结换热、微细通道相变流动传热和多物理场耦合等方面研究,做了大量的创新工作,近年来在国内外重要学术期刊和学术会议上发表学术论文20余篇。
在没见到杨立新之前,记者就听闻他是一个十足的棋迷,是资深的围棋爱好者。待到见面之后,他本人亲自证实了这一说法。在日常紧张的科研、交流和教学工作之余,他已经极少有属于自己的业余时间了,但是只要有片刻的功夫,杨立新一定会摆上棋盘找人杀上一盘或者独自一个人打谱,这种在别人眼中又费脑子又劳心的事儿,在杨立新看来却是一种最佳的放松和休息方式。
对此,杨立新解释,别小看了这黑白之道,里面蕴含的哲理却是深不可测。围棋的变数极多,进退攻守,取舍得失。不坚持到最后一步,决不能放弃希望。人生如棋,科研事业也是如此,只要不轻言放弃,就会有翻盘成功的可能。
开局艰辛:步步为营的人生积累
位于北京西直门外高粱桥斜街的北京交通大学机电学院,是杨立新的工作地点。闹中取静的办公楼显得已经有些破旧了,这和想象中那些高大上的科研环境有些相差甚远。然而就是在这里,杨立新先后主持完成了两个国家级自然基金的面上项目以及大大小小的省部级和北交大的项目几十项,取得了骄人的成绩。
深谙围棋之道的杨立新明白,棋要一步一步下,科研之路要一步一步走,只有步步为营,才能扎实稳定。围棋中讲究“势”,势就是为将来获胜的可能所做的积累。杨立新在年轻的时候就为自己的科研之路做足了高瞻远瞩的规划。
1991年在南京航天航空大学动力系本科毕业之后,由于所学的是飞机发动机热能工程的领域,所以杨立新被分配到沈阳航空发动机研究所,从事发动机涡轮相关的一些设计和分析工作。这在别人看来令人艳羡的“铁饭碗”在杨立新心中却并没有得到满足。一来是对于当时国家发展航空科技的大环境的判断;二来是对自身能力的高标准要求,他毅然决定继续深造,并且成功考取了清华大学工程热物理专业的硕士研究生。
凡事,预则立,不预则废。明确的目标,便会产生积极的行动。杨立新预计,热能工程领域必将成为世界范围内十分重要的发展方向,而在我国,这一领域更是拥有许多努力和发展的空间,从科学到技术再到产业,这虽然是一条崎岖之路,但是却跟我国的经济发展息息相关,蕴藏着巨大的生产力。建电站、建电厂、建锅炉、建电机,这些方面都与热能工程密不可分,具有极大的需求,必将对我国的国民经济做出重要贡献。带着对热能工程领域的浓厚兴趣和热情,杨立新投入到新的一轮学习过程中去,他废寝忘食,早出晚归,大部分时间都泡在实验室里。然而在科研高峰的攀登路途上不可能是一马平川的,不可避免会遇到各种困难,而克服困难本身就是成为一名优秀科学家的必经之路。
“比如CFD模拟仿真手段是很重要的一种工具,但是商用的CFD软件在20世纪90年代末才真正进入我国,国内的研究所和设计单位才开始接触,都处在摸索阶段。之前没有人做过,数值模拟需要编写大量的计算程序,同时也有许多算法要做。但受当时计算机条件的限制,往往点击一个操作之后,你可以回家去睡一觉,然后再过来进行下一个操作。这种理论上可行,但实际操作不可行就造成了我们80%的时间都用在调试机器上了,每天进展甚微,久而久之,需要调节就不仅仅是设备了,更是自己的心态。”杨立新笑着向记者介绍当时的困境,这样的困境在今天听起来仿佛只是一个笑话,但在当时却给杨立新带去了极大的困扰,“我们只好找来软件的开发者来进行调整,好在最终还是把这个困难解决掉了。CFD杨立新一做就做了10多年,积硅步至千里,如今他被公认为领域里领跑人。难怪行业里流行一句话:“做CFD,去北交大找杨老师!”
杨立新清楚,时刻保持与国际接轨,科学研究才能达到更高的水平。所以在2009年到2010年这一年赴美国休斯敦大学做访问学者是他一段宝贵的经历。此行最大的收获就是可以有更多机会接触国际前沿的课题和更加完备的实验设施,可以面对面地同国外同行交流沟通,参加了一些国际会议,开拓一下视野,锻炼一下能力,从而确定下来一个自己在该领域比较前沿的研究方向,进一步结识一些这个方向比较顶级的专家学者。
有些时候,人的潜能是需要在一种特定的环境中才能激发出来的,就像棋逢高手,自己也能超水平发挥。杨立新渴望接受高难度的挑战,但同时他也能做到冷静分析局面。在他看来,就热能工程领域,同国外同行相比,我国的学科起步确实比较晚,尤其是在科研经费和人才培养方面差距较大。但是随着经济的发展,国家在这方面的投入已经有了明显的提高,尤其是在这个领域的偏基础方面的研究大有迎头赶上之势,同国际上的差距日渐缩小。但是在本领域的尖端方面,我们的差距非常还很明显。杨立新认为主要体现在有引领性的高水平的论文少以及具有创新性的思想更少!虽然这与前面所说的科研设备的投入有很大关系,但是杨立新也一针见血地指出,实际上是我国严重缺乏学习能力和创新能力。对于国外先进技术的学习和效仿,采用生搬硬套的“克隆”方法,或通过简单的“抄袭”途经是难以长久的。
杨立新向记者举例,之前我国大部分的反应堆都是从国外引进的,但是如果我们要出口给其他国家的话,必须拥有自主的知识产权。这个自主产权里面最麻烦的就是燃料组件,它在反应堆里面的地位就相当于一部汽车里的发动机,受保护的地方特别多,比如支撑燃料棒的定位格架上小到一个挂钩的形式都有专利保护,当我们要去改进的时候,就不能只是简单地去模仿了,而是要有自主设计和研发的能力。这就要求我们要迫切提高自我学习能力和自主创新能力,通过学习先进国家的经验,对比自身的不足,并有创造性的将所学运用于实践中,不断增强我国的热能工程领域的硬实力。
中盘精彩:高瞻远瞩的学科探索
如果把科研事业比作一场棋局,不能只看眼前的一子一地,要有高屋建瓴的全局观才可能获得更大的成功。下棋的人总爱讲“走一步,看三步”,就是这个道理。未雨绸缪,高瞻远瞩是一位优秀科研工作者的基本素质。杨立新就把目光投向了学科领域中比较前沿基础的地方,用他的话讲:“我研究的内容,可能十年二十年用不上,但是二十年后要用到的东西,我们还是要提前去做一些探索。”
比如航空工业科技,它的发展水平体现了一个国家的综合国力。而航空发动机作为飞机的“心脏”更被喻为“工业皇冠上的明珠”,如何实现自主创新,一直是我国航空制造业迫切解决的难题之一。将航空发动机提上国家战略层面是大势所趋,为此,国家在三个五年计划里持续开展了航空推进技术验证计划,该计划是以提升航空发动机设计能力为宗旨,以技术验证为核心,以打基础、建体系为主线的一个航空发动机验证计划。推进航空发动机研制从“传统设计”向“预测设计”的转变,为航空发动机长远可持续发展奠定坚实的技术基础。杨立新在航空发动机领域的能力和成就,使他也被邀请共同参与到这个高级别的项目中来,主要负责解决发动机的防冰问题,包括发动机内部结构的流动传热特性以及涡轮叶片的一些气动特性等等方面。这些在当时都属于关于发动机的预研性的重大课题,时至今日,在杨立新的努力下都已取得了阶段性的成绩。
在2011年,杨立新完成了自己独立主持的第一个国家自然基金面上项目——电磁场驱动纳米管线旋转的实验及数值模拟研究。在当时,这是一个非常新的方向,基于硅片的微电子芯片受到加工制造限制,其可以容纳的晶体管数量已经趋于极限。采用‘基于纳米管线’的纳电子学取代‘基于硅技术’的微电子学是突破该极限的有效途径。新技术基于流体自适应机制,采用外加电磁场控制纳米管线运动,‘由小而大’制造下一代电子芯片,取代常规‘由大而小’的制造技术。通过控制纳米管线的运动进而控制芯片成型加工的技术难题成为限制该技术发展的主要瓶颈。杨立新在这一课题方向进行了探索性试验研究,在外加电磁场驱动下,他和他的团队观测到了纳米管线的运动,并积累了大量相关实验数据和研究经验。
除此之外,在微纳米尺度效应的研究方面,杨立新也进行了大量基础性研究,他发现:虽然纳米管线在径向处于纳米尺度,而长度方向尺寸是数十微米的量级,其在液体里的运动仍然可以采用基于连续介质假设的Navier-Stockes方程并通过加入相关边界修正及其他纳米尺度效应的修正实现数学模型描述,因此,该运动仍可以用基于连续介质假设的计算流体力学(CFD)数值模拟手段加以研究。
该项目的特色和创新之处在于杨立新首次将 CFD数值模拟方法引入纳米管线在外加磁场作用下旋转运动的研究中,结合他在前期取得的微纳米相关研究成果,建立复杂耦合多物理场、多因素作用下的纳米管线旋转运动现象数学模型;将纳米尺度效应、外加电磁场力、惯性力、粘性力、重力和 Brownian力的作用在数学模型中综合体现,并实现CFD数值模拟。为电磁场驱动的纳米管线运动在生物、医学、工程MEMS的进一步运用提供科学依据,具有重要的理论意义和工程应用价值。
随着航空航天、微电子、汽车、轻工、医疗和核工业等的迅猛发展,对零件的材料性能要求越来越高,结构形状越来越复杂,加工精度和表面完整性要求越来越高,传统的机械加工方法在高技术制造领域所占的比重正日益减少,以激光为代表的高能束加工等特种加工方法,日益得到广泛的应用。世界上各工业发达国家把激光等高能束流加工技术称为 “将为材料加工和制备技术带来革命性变化”,纷纷投入巨额资金,相继建立高能束流热源和加工技术中心。
杨立新在研究中发现,激光高能量密度、极好的单色性和超短脉冲直接导致极高的局部温度和温度梯度,造成物系和过程远离平衡态,也必然出现诸多超常的陌生现象,使局部热平衡等经典理论描述出现偏差,甚至失效,这是真正影响激光加工/处理质量的内在因素。于是他针对激光光源作用下局部区域产生的微细传递现象和动态演化过程,着重阐明激光光源束能模式、脉冲频率、波长与被加工处理对象的材料性质等相互耦合作用所诱发的光能转换、内部能质形态转换与传递基本形式、材料性态改变等演化规律和物理机制,建立相应的宏观性能数理模型,并通过数值和实验手段分析典型激光加工处理过程熔池特性和加热区性能演变过程,总结激光加工工艺控制参数的影响规律,为优化利用激光加工工艺、提高产品加工质量等提供理论依据。
该在研项目的工作难度很大,尤其对实验观察测试基础条件和测试技术可行性等都要求很高,而且应用光子与物质微观粒子和结构的相互作用理论,求解分析光能转换和材料内部能量形态转换与传递、材料性态转变,以及它们之间相互耦合等基本特性规律,也是对于研究的一个极大考验。但是杨立新其实在清华大学相变与界面传递现象实验室攻读硕士博士期间,就开始从事激光加工过程熔池特性的数值分析和实验等基础性研究工作,对其中的许多重要方面都有很深的考虑,这个项目也正是基于学位论文研究和后来实际工作中的进一步思考而提出的研究课题,具有延续和拓展性,这一研究学术思路新颖,是目前同类研究中比较前沿的内容,以杨立新在CFD和多物理场数值模领域近15年的研究工作积累和对研究现状的了解,很有可能取得创新性基础研究成果。
收官完美:知己知彼的产学研合作
在国内高校与企业的产学研相结合方面,杨立新是公认的典型代表人物。他无时无刻不在思索着两个问题:一个是解决热能工程中的原创性科学问题;另一个则是热能领域的产业化问题,要确确实实为企业解决一些难题,创造更大的价值。
在杨立新看来,目前国内有太多的科研成果躺在实验室的报告里面,高校科研同企业的工程严重脱节。高校只培养人才,产生思想,然后成果却很难转化成为市场生产力,两者之间总还相差着最后一公里,而杨立新立志于将这最后一公里的距离打通。
拥有过研究所工作和高校科研的双重经历是杨立新的一个优势,他提出要换位思考,你得知道企业的难处在哪?去主动结合企业的需求,做到知己知彼,量体裁衣。了解企业需要什么,我们能够提供什么,结合高校的研究方向和企业的需要,然后去做,深入之后,效果才会更明显,而不是一味地只是为了发表论文而去做一些研究。
杨立新认为另一个关键在于做事的持续性。无论是科研本身还是与企业的合作,热能工程的研究没有捷径可走,来不得半点虚假和自欺欺人,任何凭“侥幸”心理试图一举成功的做法都是不可能的。科学前沿的重要问题往往都是世界性难题,既要靠智力,也要靠专注和毅力。“为什么我们总要提‘两弹一星’的精神?因为往往做到最后决定成败的不是技术问题,而是你这个人搞科研的一种态度的反馈!”杨立新斩钉截铁地说。
杨立新会把他的这一观点在日常的教学中灌输给他的学生们,在他眼中,他的学生们都是非常优秀的,只不过还需要时间的积累和修为。他认为,“搞科研要坐十年冷板凳”这句警言永远不过时。科研像跑马拉松,而不是百米竞赛,智力的差别并不大,关键在于你能坚持一年还是十年还是一辈子?至于名气、荣誉、获奖这些事,统统没有放在杨立新的心里,于他而言,他的科研生涯就像一盘漫长的对弈,他用一生去完成这一棋局,对手不是别人,是自己,战胜自己往往比战胜别人更重要。而他享受的,正是这个过程中的乐趣,而不仅仅在于结果本身。
来源:科学中国人 2016年第10期 封底人物
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