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吴锤结
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吴锤结
2014-09-04 16:56  

 

                                                         

             

姓名: 吴锤结

             

职称: 教授、博导(流体力学、计算力学、航空航天力学与工程)

             

办公室地址: 大连理工大学综合实验一号楼415

             

办公室电话: 84706779

             

电子邮箱地址: cjwudut@dlut.edu.cn

                           

             

主要学历及工作经历:

             

1974.4-1976.9在福建省永泰县东星青年农场上山下乡;

             

1976.9-1978.1在福建省永泰县农械厂铸造车间当工人;

             

1978.1-1982.1江苏工学院动力系流体机械专业,学生;

             

1982.1-1992.8在江苏工学院流体机械教研室、流体力学教研室任助教、讲师(1987.5起);

             

1986.11-1987.6任英国威尔士大学卡的夫学院机械与能源工程系访问学者,从事激光测速技术研究;

             

1988.5-1989.7任美国田纳西大学空间研究院高级访问学者、研究专家,从事涡动力学研究;

             

1992.8特招入伍,任空军气象学院物理教研室讲师;

             

1992.12由讲师破格晋升为正教授;

             

1999.6-2003.6任北京大学力学系教授,担任湍流与复杂系统国家重点实验室湍流数值模拟研究中心主任;

             

2000.1-2000.8任美国约翰.霍普金斯大学访问教授、国家留学基金高级访问学者,从事格子波尔兹曼方法研究;

             

2001.3任河海大学水力学与河流动力学博士生导师;

             

2003.12-2008.1任解放军理工大学首席教授;

             

2007.3任河海大学工程力学博士生导师;

             

2008.1转业到大连理工大学,任大连理工大学工程力学系教授、航空航天学院教授、首任院长(20081216日~20131018日)。

             

2012.9任美国Kennesaw State University数学系访问教授,与杜志华教授合作进行火箭发动机Kelvin-Helmholtz instability waves引发的scratch tone及其对发动机叶片疲劳裂纹产生的作用研究。

             

             

主要学术及社会兼职:

             

世界华人计算力学学会常务理事;

             

亚洲计算流体力学专家委员会委员;

             

中国力学学会理事(2003-2011)

             

中国力学学会流体力学专业委员会委员(2007-2011)

             

中国力学学会计算力学专业委员会委员(2003-2011)

             

中国力学学会计算力学专业委员会特邀委员(2011-至今)

             

中国力学学会环境力学专业委员会特邀委员(2012-至今)

             

中国力学学会流体力学专业委员会湍流与流动稳定性专业组副组长(2007-2011)

             

南方计算力学联络委员会委员;

             

江苏省力学学会副理事长(2003-2011)

             

江苏省力学学会流体力学专业委员会主任(1999-2009)

             

江苏省高性能计算专业委员会副会长(2005-2009)

             

国家青年科学家奖初评委员会委员(第四届、第五届);

             

北京大学教授(19992003);

             

北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室学术委员会委员(19952003);

             

中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室学术委员会委员、特邀客座研究员(19972005);

             

中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室学术委员会特邀委员(2013~至今);

             

中国科学院计算数学研究所科学与工程计算国家重点实验室顾问委员会委员;

             

兰州大学兼职教授(2002-2007)

             

河海大学兼职教授;

             

河海大学水力学与河流动力学博士生导师;

             

河海大学工程力学博士生导师;

             

大连理工大学运载工程与力学学部学术委员会委员(2009年~2013)

             

大连理工大学运载工程与力学学部学位委员会委员;

             

大连理工大学“流体力学”、“航空航天力学与工程”博士点点长(2010年~2013年);

             

大连理工大学“航空宇航科学与技术”一级学科硕士点点长(2013年~至今);

             

国际学术期刊Advances in Applied Mathematics and Mechanics (AAMM) Associate Editor

             

《中国科学》(中、英文版)编委(2010-至今).

             

《应用数学和力学》流体力学主编(2013.10-至今).

             

《大连理工大学学报》编委(2013.12-至今).

             

中国空气动力学会"全国分离流、旋涡和流动控制会议"组织委员会负责人(2013.12-至今).

             

             

研究领域(研究课题):

             

计算流体力学(含并行计算)

             

湍流与非线性动力学

             

太空生命科学

             

空气动力学、涡动力学和流动控制

             

环境流体力学

             

             

主持和参加的科研项目(20032014) :

             

1. 在研项目:

             

国家重点基础研究计划(973 计划)《航天飞行器跨流域空气动力学与飞行控制关键基础问题研究》第四课题“跨流域多物理场复杂流动机理与气动力、热模拟研究”负责人(编号:2014CB7441042014.1-2018.8

             

国家自然科学基金面上项目《降落伞-返回舱系统超声速自由降落及其控制的数值模拟和实验研究》负责人(编号:11372068, 2014.1-2017.12

             

工业装备结构分析国家重点实验室自主研究课题 《语音控制自动驾驶飞车艇研制 》负责人(编号: S12109 , 2012.7-2015.10

             

             

2. 结题项目:

             

国家自然科学基金面上项目《主动变形物面流场中非定常激波与多物理过程相互作用研究》负责人(编号:11072053, 2011.1-2013.12

             

国家自然科学基金面上项目《三维仿生鱼和鱼群自由游动机理研究 》负责人(已结题)

             

国家自然科学基金重点项目《 风沙运动的若干基本力学问题》(参加, 已结题,评价为"特优".)

             

国家自然科学基金面上项目《 用智能物面对非定常分离流进行最优自适应控制 》负责人(已结题)

             

国家自然科学基金面上项目《 主动波浪壁面减阻研究 》(参加,已结题)

             

江苏省自然科学基金重点项目《 流体力学中的并行自适应算法研究 》负责人(已结题,评价为"".)

             

工业装备结构分析国家重点实验室自主研究课题 《新概念运载工具-飞车艇的若干基础理论与模型研究 》负责人(编号:S08110 ,已结题)

             

 

3. 目前正在进行的自选课题:

 

鸟类自主飞行及其控制机理的数值模拟研究;

 

空间站返回解体及溅落轨迹预测的数值模拟研究;

 

潜射导弹在内波、洋流综合作用下的潜艇平台上发射和出水过程的数值模拟研究;

             

     

拓扑优化技术在隔板减晃和颗粒沉降控制中的应用研究;

 

错流微滤过程中滤饼的形成及渗流强化数值模拟研究;

 

颗粒运动与粉尘肺形成过程及其防治的数值模拟研究;

 

最优低维动力系统建模理论及其应用研究;

 

四星镖飞行器机动特性研究;

 

航母舰载机在风、浪、流综合作用下的航母平台上的起、降过程自主运动及其控制的研究。

                 

                 

指导硕、博士生研究方向:

                 

计算流体力学(含并行计算)

                 

湍流与非线性动力学

                 

空气动力学、涡动力学和流动控制

                 

新概念运载工具研制

                 

太空生命科学

                 

                 

出版著作和论文:

                 

已在国内外学术刊物、学术会议发表研究论文160多篇,出版教材1部。近年来发表的主要论著(20032012)

                 

(1) Xin, Z. Q. & Wu, C. J., Numerical simulations and vorticity dynamics of self-propelled swimming of 3D bionic fish, Sci. China-Phys Mech Astron, 2012, 55:272-283

                 

(2) 许东洋, 关晖, 吴锤结, 激波-多涡列-声场相互作用及其POD分析, 《中国科学》(物理学 力学 天文学)2011, 4278-94.

                 

(3) WANG L. & WU C. J., An adaptive version of ghost-cell immersed boundary method for incompressible flows with complex stationary and moving boundaries, SCIENCE CHINA,Physics,Mechanics & Astronomy, 2010, 53(5):923-932.

                 

(4) Wu, C. J. & Wang, L., Where is the rudder of a fish?-The mechanism of swimming and control of self-propelled fish school, Acta Mechanica Sinica, 2010, 26(1):45-65.

                 

(5) Wu, C. J. & Wang, L., Adaptive Optimal Control of the Flapping Rule of a Fixed Flapping Plate, Advances in Applied Mathematics and Mechanics, 2009, 1(3):402-414.

                 

(6) Guan, H. & Wu, C. J., Large-Eddy Simulations of turbulent flows with lattice Boltzmann dynamics and dynamical system sub-grid models, Science in China(E), 2009, 52(3):670-679.

                 

(7) Wu, C. J. & Wang, L., Numerical simulations of self-propelled swimming of 3D bionic fish school, Science in China(E), 2009, 52(3):658-669.

                 

(8) Wu, C. J. & Guan, H., Lattice Boltzmann Dynamics and Dynamical System Sub-Grid Models, Modern Physics Letter B, 2009, 23(3):349-352.

                 

(9) Wu, C. J. & Wang, L., Where is the rudder of a fish?-The mechanism of swimming and control of self-propelled fish school, Acta Mechanica Sinica, 2010, 7. 26(1):45-65.

                 

(10) 吴锤结, 陈剑, 沙漠地貌演化过程的湍流大涡模拟研究,《计算力学学报》, 2009, 26(3):358-363(368).

                 

(11) 李霞, 吴锤结, 孙芦忠, 不同底坡有流流场中单个气泡运动的三维数值模拟,《解放军理工大学学报》(自然科学版),200910(3):290-296.

                 

(12). Wu, C. J., Wang, M. & Wang L., Large-eddy simulation of formation of three-dimensional aeolian sand ripples in a turbulent field, Science in China(G)2008, 51(8):945-960.

                 

(13). Wu, C. J. & Wang, L., A method of constructing a database-free optimal dynamical system and the global optimal dynamical system, Science in China(G), 2008, 51(7):905-915.

                 

(14). 吴锤结、王明、王亮,湍流风场中三维风成沙波纹形成过程的大涡模拟研究, 《中国科学》(G) 2008, 38(6):637-652.

                 

(15). Wu, C. J., Wang, L. & Wu, J. Z., Suppression of the von Karman vortex street behind a circular cylinder by a travelling wave generated by a flexible surface, J. Fluid Mech., 2007, 574:365-391.

                 

(16). Guan, H., Wu, C. J. & Tu, S. T., Three-Dimensional Numerical study of flow structures of impinging jets in different Y typed micro-mixers, International Journal of Nonlinear Sciences and Numerical Simulation, 2007, 8(3):425-434.

                 

(17). Guan, H. & Wu, C. J., Large-eddy simulations and vortex structures of turbulent jets in crossflow, Science in China(G), 2006, 50(1):118-132.

                 

(18). 王亮、吴锤结, 用最优物面对非定常分离流进行最优自适应控制, 《力学学报》, 2005, 37(6):764-768.

                 

(19). 吴锤结、周菊光, 悬浮颗粒运动的格子Boltzmann数值模拟, 《力学学报》, 2004, 36(2):151-162.

                 

(20). Wu, C. J. & Wang, L., Adaptive optimal control of the incompressible flow around an airfoil with smart surface, Recent Advances in Fluid Mechanics, eds. Fenggan Zhuang & Jiachun Li, Tsinghua Univ. Press & Springer, 2004, 743-748.

                 

(21). Wu, C. J., Xie, Y. Q. & Wu, J. Z., “Fluid roller bearing effect and flow control, Acta Mechanica Sinca, 2003, 19(5):476-484.

                 

                 

科研成果及所受奖励:

                 

1、计算流体力学(含并行计算)研究

                 

对二、三维可压、不可压有限差分、有限体积法和有限元法等湍流大涡模拟、颗粒流直接数值模拟、基于小球模型的悬浮颗粒流非线性动力系统问题和内置边界条件方法等计算流体力学算法进行深入研究。在并行计算方法、并行计算硬件环境建设、计算流体力学工程应用(如生物反应器优化设计、核武器数值模拟中的激光核聚变界面不稳定性研究、地效翼形设计、潜艇流水孔减阻降噪、三维湍流横向射流涡结构和湍流统计特性研究、微小型化工机械中微混合装置中的三维多流体混合过程和三维气泡合并、破裂等相互作用过程,以及三维气泡与自由表面相互作用过程)等方面进行研究。主持建造了北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室并行机群、天津大学力学系并行机群、解放军理工大学流体力学研究中心并行机群和兰州大学高性能并行机群。在江苏省自然科学基金重点项目“流体力学中的并行自适应算法研究”的资助下,开展自适应有限元方法的研究和自适应网格细分技术的研究,完成了三维不可压缩流体力学数值模拟并行自适应有限元计算软件包 3DPAFE和模拟二、三维不可压缩动边界流体力学问题的并行自适应多重网格有限体积软件包3DPAFV

                 

                 

2、湍流与非线性动力学研究

                 

在国际上首先提出流体力学最优低维动力系统理论。该理论可依物理要求得到满足各种边界条件的流体力学(包括湍流)最优动力系统模型。美国科学院院士 Majda教授认为“It is the best method in the field of constructing models of dynamical systems”,美国科学院院士Sirovich教授指出“I have found your idea to be innovative and an interesting contribution to the field”。中国力学学会认为这一理论“是近年来取得的比较重要的科研成果”。2012年提出基于加权残数法的最优动力系统建模理论,奠定了最优动力系统理论完美的数学基础,并得到至今为止最佳结果。在国际上首先提出基于动力系统亚网格模式的湍流大涡模拟及LBM湍流模式理论新方法。该方法能自动适应各种复杂湍流流动,自然反映湍流中各种物理现象。在Lagrange混沌与湍流及混合动力学方面进行研究,该研究对湍流机理和水利、化工、环境中的各种混合问题有重要意义。

                 

                 

3、空气动力学、涡动力学与流动控制研究

                 

在基于涡动力学基础理论、边界涡量动力学、涡动力学计算方法之上的流动控制方法方面进行了研究。国际著名学者、伦敦大学校长Sir James Lighthill认为我们在涡动力学边界涡量动力学的研究“extremely interesting, and will make important impact”。在国家自然科学基金和国防科研预研基金资助下,对变体飞行器流场中激波与多物理过程相互作用机理、潜艇非声学探测、旋涡和湍流与自由表面相互作用等重要国防研究课题进行研究。首先提出利用主动控制行波壁减阻新概念和能大大提高机翼性能的动波浪壁机翼概念和能完全消除卡门涡街尾迹的动波浪壁圆柱控制方法和完全消除游动旋涡尾迹的鳐鱼三维波动规律,首次发现通过动波浪壁流动控制可以得到包围并随物体运动的封闭涡量鞘,从而将流场在空间上分为涡量鞘内部的粘流和涡量鞘之外的粘性势流两部分,该研究否定了当代国际流体力学大师Lighthill教授的著名论断:“没有尾涡,就没有推力。”。相关研究论文发表在流体力学国际顶极学术刊物J. Fluid Mech.Acta Mechanica SinicaScience China上。在国际上首次得到在非定常复杂流动中能最优自适应地改变性状的最优智能翼型,并得到鱼类游动的最优运动规律。利用自主研制的三维不可压缩动边界自适应多重网格有限体积软件包 3DPAFV,数值模拟了仿生鱼和鱼群的二、三维自主游动过程,并对鱼群的自主游动中的控制过程进行研究,首次发现了其中的方向控制、速度控制和鱼群游动节能机理。首次将拓扑优化技术应用于生物运动中,得到全面优于自然界中性能最佳的月牙尾的最优拓扑尾鳍形态。

                 

                 

4、环境流体力学研究

                 

应用自主研制的二维并行有限元软件包和三维有限体积多重网格软件包,结合风沙物理模型,进行了二维大规模颗粒流直接数值模拟和三维风沙流与沙漠地貌的相互作用的湍流大涡模拟数值模拟研究。在国际上首次得到湍流状态下的沙波纹形成过程的数值模拟结果。

                 

                 

曾获江苏省“新长征突击手”称号,2000年被授予“全国优秀力学教师”称号,2004年获得“中国人民解放军院校育才奖”(金奖)2007年获得“第五届中国科协期刊优秀学术论文奖”,并获机电部科技进步奖一项、空军优秀教材二等奖一项。

                 

                 

在读硕士生、博士生人数:

硕士生0人、博士生7人(其中留学生1人)

                 

已毕业硕士、博士、师资博士后人数:

硕士18人(其中留学生1人)、博士8人、师资博士后1

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