王春：科研高峰攀登者

本刊记者 任 杰

王春，中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室副研究员。兼任国际激波学会会员、美国AIAA会员、中国力学学会会员、中国空气动力学学会会员、北京力学学会会员。研究领域为非定常空气动力学理论和实验方法、超声速燃烧和爆轰、化学反应流动模拟。曾获第三届力学研究所“优秀青年”称号、2011年度中国力学学会青年科技奖。

专家简介：

20年前，带着青春的希望与梦想，他从大同县第一中学毕业，进入太原工业大学（现太原理工大学）热能工程系学习。在校期间获得两次考试选拔“优秀生”称号和多次奖学金，曾获太原工业大学首届英语竞赛中级一等奖；16年前，带着对知识的渴望和对科学研究的向往，他考取航天科工集团三院硕士研究生，师从航天三十一所司徒明研究员，从事宇航推进系统与理论方向研究工作；11年前，怀揣着对学科前沿学术研究的诉求，他又到中国科学技术大学力学和机械工程系流体力学专业攻读博士学位，师从韩肇元教授，研究方向为激波干扰和激波动力学；现如今，在以国家的重大需求为导向，以解决空天飞行器推进关键技术为目标的科研工作中，他一如既往的勇攀高峰。

他就是中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室副研究员王春。

献身科研事业 勇攀科学高峰

科研是份不折不扣的“苦”差事。科学工作者往往长时间徘徊于反复失败的实验和繁杂浩瀚的文献里，即使通宵达旦也未必获得理想的结果，因此科学研究人员必须具备的基本的品质就是信念和坚持。王春的研究领域属于学科的研究前沿，个中滋味自是不言而喻，所幸王春是一个耐得住寂寞、能够坚持信念的科研学者。

王春的科研方向集中在气相爆轰不稳定性机理研究、高超声速推进超声速混合和燃烧强化技术研究、高超声速流动模拟的实验技术研究。

其中，最具代表性的研究课题包括：爆轰波不稳定性的激波动力学理论、扩张型激波风洞二次波机理和吸气式推进高效燃烧技术研究。

爆轰波不稳定性指的是爆轰波前锋中多维拟序结构形成的流体力学不稳定性机制，而一维爆轰波在数值仿真中表现为周期性的前导激波振荡。其中，非定常激波与化学反应的作用起到了主导的作用，同时受到湍流等流体力学现象的影响。与其它的流体不稳定性相比，爆轰波不稳定性具有一定的特殊性，特别是爆轰波行为的周期性特点。对于爆轰波不稳定性问题研究历经半个多世纪，尚缺乏关键性的理论突破。常见的理论研究方法包括线性小扰动理论和John H.S. Lee等人的正则模式分析方法，这些分析偏重数学分析，而相关的物理分析支持不足。王春等人发展了化学反应介质中的激波动力学，应用于一维爆轰波模型，获得了描述爆轰波前导冲击波与化学反应作用的二阶常微分方程，并给出了非稳态爆轰波传播的关键物理机理。初步的研究结果表明爆轰波不稳定性问题在本质上可以模化为一类激波和化学反应干扰形成的二阶振荡器。该方向研究进展和Fan Zhang等人提出的爆轰波振荡器类比概念，代表了爆轰波不稳定性新的研究思路，可能在爆轰波不稳定性研究方向上取得关键性的理论突破。

王春参加了财政部和中科院重大科研装备JF-12复现高超声速飞行条件激波风洞的设计和研制工作，在爆轰驱动扩张型激波风洞二次波机理研究获得重要进展。在JF-12风洞设计中，一项关键的气动技术是“小驱大”扩张型激波风洞技术，用以满足激波风洞长试验时间的要求。这种“小驱大”扩张型激波风洞会出现一种二次波现象，二次波在理论上可以为稀疏波、压缩波和激波，其中二次激波会大大地缩短风洞的有效试验时间。过去的实验研究证实了二次稀疏波和二次压缩波的存在，二次激波则从未被观察到，其物理机理尚不清楚。王春等人通过理论和数值仿真，发现风洞中的二次激波与管壁附面层干扰使二次波退化为二次波串，即二次压缩波，这种作用延缓和减弱了二次波对风洞运行时间的影响。该“小驱大”扩张型激波风洞二次波机理研究成果在JF-12复现高超声速飞行条件激波风洞中得到应用和验证。

此外，针对高超声速速吸气式推进技术，王春等人提出了强化超声速混合/燃烧的三维壁面凹腔火焰稳定技术和脉冲爆轰助燃技术，有希望用于下一代吸气式飞行器动力推进装置。

治学勤勉至诚 见证学科成长

流体力学经历了几个世纪的发展，目前其研究工作的一个方向是以工程需求为背景的流体力学应用研究；另一个方向是以深入物理规律为目的的基础研究，只有把深入物理规律的基础研究与工程需求的流体力学应用研究相结合，才能取得重要的原创性成果，为国家的重大科技需求服务。流体力学基础研究的方向已细化为理论、计算和实验主导的多个学科分支，由于流体力学基础研究难度大，不易出成果，从事流体力学基础研究的人员在逐渐缩减和流失。

在此背景之下，为了培养更多流体力学的后起之秀，王春目前指导了硕士研究生两名，协助指导博士研究生两名。而他本人目前的研究工作集中于高温、高速情况下化学反应流动模拟和实验研究，在多维激波干扰、超声速混合和燃烧技术以及爆轰不稳定性研究上有重要的研究进展。

在基础研究领域，关于激波和爆轰相关的物理规律研究中，由于王春的研究工作属于学科的研究前沿，因此得到了国家自然科学基金、中国科学院创新基金的支持。在应用研究方面，王春的研究工作主要针对国家航空航天需求开展高温气体动力学相关的气动力/热、燃烧化学反应流、高速飞行器地面模拟技术开展工作，也得到了国家航空航天相关项目的支持。

一名合格的科研工作者，要有奉献精神，为国家和集体作出应有的贡献。这种精神上的满足是其他方面无法比拟的。而确定了奋斗目标，仅仅是奋斗的开始。对于未来的工作，王春表示，从长远规划目标来看，基础性研究工作希望在激波、爆轰和化学反应流的理论、模拟和实验研究中获得原创性的成果，与国内外同行交流，促进和推动他们对于流体力学基本物理现象的认识。应用方面的研究希望结合我国国家重大航空航天需求，解决关键的流体力学问题，为相关的应用提供直接的支持。

而面向学科未来，王春表示还需要建立有效的、长期的、持续稳定的科研评价体系，兼顾流体力学兼具应用性和基础性的特点，唯科研经费论和唯论文论都是不合适的。