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专家信息 研究成果 论文专著 荣誉奖励

专家信息:

高智 男,1937年11月生。1955年山西省祁县中学高中部毕业,同年考入北京大学数学力学系,1960年毕业。1961年毕业。1961年至今在中国科学院力学研究所从事科学技术研究工作,研究领域包括流体力学、计算流体力学、湍流、流体力学与激光相交叉的学科领域,也做过教学工作。先后被中国科学院力学所聘任为研究员、助理研究员、副研究员、正研究员;1985年被国务院学位委员会增选为流体力学专业博士学位研究生导师,先后指导十多名硕士和博士研究生毕业。曾任课题组和工程项目组长、研究室主任,中国科学院力学所高温气动开放实验室和中国科学院力学所学术和学位委员会委员、所学术顾问;曾受聘为中国科学技术大学研究生院、北京大学、四川大学兼职教授和研究生导师;曾受聘为力学进展、应用数学和计算力学学报编辑委员会编委。1991年南京航空学院(后改名为南京航空航天大学)授予他名誉教授称号,他享受国务院颁发的政府特殊津贴。

他主持的科研项目获得中国科学院自然科学奖一、二等奖各一项,三等奖二项。他(包括他与合作者)在国内、外学术刊物(如中国科学、力学学报,J.Comput.Phys和 Appliws Optics等)发表论文一百三十多篇。他从事研究的特点是:善于抓住问题的物理本质,并提炼成数字语言(方程、模型和方法),重视提炼结果的实际应用。

研究成果:

一、粘性流体力学方面:

(1)1967年他与国外学者同期独立提出扩散抛物化Navier-Stokes (DPNS)方程组,同年合作提出求解DPNS方程组的空间推进算法,并用于计算高速非平衡绕流工程项目。DPNS方程组亦称抛物化NS或薄层NS方程组,在航空航天能源动力等的流体工程计算中得到广泛应用,DPNS方程已成为与著名Euler方程并列的流体力学基本方程,空间推进算法亦在流体工程计算中得到应用。

(2)提出描述对流扩散非线性竞争过程的扩散抛物化理论,为Navier-Stokes(NS)方程组及其离散方程和流体运动稳定性方程组的简化提供了统一的力学简化理论。

(3)提出剪切流及其线性化和非线性扰动流存在同一对流扩散竞争尺度结构的尺度结构不变性理论,由此导出广义Orr-Sommerfeld稳定性方程和扩散抛物化稳定性方程(DPSE),DPSE亦称抛物化稳定性方程(PSE),在可压缩流稳定性计算中得到了广泛应用;提出DPSE和DPNS方程数学性质的特征次特征分析,证实DPSE和DPNS方程组并未抛物化而仅为扩散抛物化的数学性质。

(4)近几年又提出数值计算中耦合扩散抛物化(DP)理论的算法:按照DP理论,网络间距在所有方向大于耗散尺度的区域控制方程为Euler方程组,在部分方向大于部分方向为耗散尺度大小的区域为DPNS方程组,网格间距在所有方向为耗散尺度大小的区域为NS方程组;故可联解Euler,DPNS和NS方程组计算高雷诺数绕流流动,称作物理分区或离散流体力学算法;合作证实了该算法正确有效与物理直观相符且节省机时。

(5)提出粘性项只保留剪切粘性项的广义扩散抛物化NS方程理论和算法研究获得1997年中国科学院自然科学一等奖。DPNS(即PNS)方程被写入多部流体力学和计算流体力学专著;Euler,DPNS和NS方程被许多气动计算软件选作三组基本控制方程。

二、激光与气流介质相互作用现象研究:

(1)对气流化学激光性能的分析计算,1979年他提出气流用连续介质方程描述、激光能级粒子随机热运动效应用气体动力学(GK)方程描述的半气体动力学(SGK)模型,获得与激光强度有关的非线性增益饱和关系,比线性增益(激光能级粒子速度分布假定为麦克斯韦分布)即常用的速率方程模型的适用范围更宽广。合作把SGK模型较系统地应用于计算气流HF/DF化学激光等的性能(包括强度、功率、效率等)。他利用SGK模型预言了气流化学激光增益的反常饱和规律、合作算出反常饱和谱线形,理论结果均得到超声速HF化学激光的实验证实。

(2)近年来合作把SGK模型由气流化学振一转跃迁激光拓广到气流化学电子态跃迁激光,分析计算了气流化学氧碘激光(COIL)的性能,增益反常饱和规律和反常饱和谱线形等。该项研究成果于1988年在气流化学激光国际会议上做了大会邀请报告,获得1999年中国科学院自然科学二等奖,并被写入“激光技术物理”(1993)教科书中。

三、两相流研究:

1986年他引入两相流固有的小参数,提出包含该小参数的混合相和相驰豫方程组理论。该文发表在《中国科学》上。

四、计算流体力学研究:

1981年在美新奥尔良出席国际激光会议对流运动微分方程的有限差分近似(格式)和积分方程的有限体积格式,提出高格式精度的数值摄动方法;该法通过修正空间差分项系数或界面通量的数值,即把系数和通量的数值摄动展开成网格间距的幂级数,并利用运动方程中诸项之间的关系求出幂级数的系数,由此获得高精度摄动有限差分(PFD)格式和摄动有限体积(PFV)格式。他(包括他豫=与合作者)具体构造了对流扩散方程,不可压和可压缩NS方程组等的PFD格式和PFV格式;PFD格式具有使用最少的基点(对一、二和三维问题分别使用三、五和七个基点)、边界和内点PFD格式精度一致等优点。PFV格式具有使用最少控制单元(使用控制单元与一阶迎风格式使用单元相同),边界和内点PFV格式一致,非结构与结构网格、变步长与等步长的PFV格式一致等优点。合作证实了所构造PFD和PFV格式的高精度、高效、鲁棒性好的优良性能。冯康院士称该法“真正把分析方法引入格式之中”,美K.R.Rajagopal教授称该法是“计算流体力学和传热传质学领域的重大进展”。PFD方法被称作高智-陈国谦方法写入讲义,PFV方法比PFD方法适用范围广且简单,被《十•五》气动计算软件开发项目选作实用算法,正着手转入气动计算软件平台。

1999年与爱人祁春燕在哈佛大学五、对湍流研究:

(1)合作导出均匀各向同性湍流的谱线形为Gauss线性。提出二维无粘-粘性干扰湍流边界层理论,经典湍流边界层,湍流边界层分离三层理论是该理论的特例,由此导出扩散抛物化Reynolds平均NS方程和扩散抛物化κ-ε方程。

(2)他和庄逢甘院士合作建议把湍流尺度间相互作用的近程规律用于湍流的统计平均分析,由此提出湍流的多尺度方程组。在湍流运动可用非定常NS方程组描述的前提下、给出近程尺度范围的合理估计、导出近程湍流应力、近程湍流热传导诸公式,并引入尺度间共振互作用的概念,导出共振湍流应力、共振湍流热传诸公式,给出不可压缩和可压缩湍流、不包含任何尺度即大小尺度方程组计算了典型不可压缩湍流,初步数值地证实近程湍流应力诸公式正确、有效,初步证实多尺度模型是湍流计算的一个有效途径。

六、合作研究过管道流量自动调节、再入大气飞行轨道、再入大气物理现象、边界元算法和WENO格式等。

论文专著:

1. 高雷诺数流动理论、算法和应用的若干研究进展 高智 周光坰 力学进展 2001年 第03期

2. 湍流计算的多尺度模型与尺度间相互作用规律 高智 2003空气动力学前沿研究研讨会

3. 湍流计算的多尺度模型与尺度间相互作用规律 高智 自然科学进展 2003年 第11期

4. 有二次涡的激波边界层干扰流动的DPNS和NS方程计算 申义庆 高智 王汝权 空气动力学学报 2000年 第04期

5. 摄动有限差分方法研究进展 高智 力学进展 2000年 第02期

6. 同位非结构和结构网格摄动有限体积法(PFV)求解二维Navier-Stokes方程组 高智 代民果 李桂波 柏威 应用数学和力学 2005年 第02期

7. 摄动有限差分(PFD)方法的数值计算 朱力立 胡利民 高智 水动力学研究与进展A辑 2003年 第06期

8. Navier-Stokes(NS)方程组差分计算中的物理和网格尺度效应及NS方程组的简化 高智 申义庆 空气动力学学报 2001年 第01期

9. 化学反应与饱和模型对化学氧碘激光性能的影响 胡利民 申义庆 高智 强激光与粒子束 2004年 第11期

10. NS方程激波计算的摄动有限差分方法 申义庆 高智 杨国伟 空气动力学学报 2006年 第03期

11. 粘性流动有限差分计算的新策略 高智 申义庆 中国科学A辑 1999年 第05期

12. 气流化学激光理论研究的若干进展 高智 胡利民 力学进展 2003年 第02期

13. 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年 第02期

14. 强粘性层流理论及在粘性流计算中的应用 高智 空气动力学学报 2001年 第04期

15. 二维抛物化稳定性方程的特征和次特征 李明军 高智 应用力学学报 2002年 第03期

16. 耦合离散流体理论的差分格式及其应用 申义庆 高智 计算力学学报 2000年 第04期

17. 摄动有限体积法重构近似高精度的意义 高智 向华 申义庆 计算物理 2004年 第02期

18. 超声速化学氧碘激光(SCOIL)性能计算的半气体动理学(SGK)模型 高智 胡利民 申义庆 中国科学G辑 2004年 第01期

19. 对流扩散方程的变步长摄动有限差分格式 高智 李明军 朱力立 第十一届全国计算流体力学会议 2002

20. 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 第十二届全国计算流体力学会议 2004

21. 不可压和可压缩湍流的多尺度方程组 高智 庄逢甘 近代空气动力学研讨会

22. 高分辨率有限紧致格式 申义庆 杨国伟 高智 中国力学学会学术大会'2005 2005

23. λ算法在轴对称情况的改进 彭世谬 余少志 高智 计算物理 1993年 第04期

24. 简化Navier-Stokes方程组及其数学性质 王汝权 刘学宗 焦履琼 高智 力学学报 1980年 第03期

25. CMP流场的数值模拟及离心力影响分析 高太元 李明军 胡利民 高智 力学学报 2008年 第06期

26. 同位网格摄动有限体积格式求解浮力驱动方腔流 代民果 高智 力学学报 2006年 第06期

27. 小钝头锥无粘平衡、非平衡绕流流场的数值分析 周正瑾 高智 马文驹 空气动力学学报 1982年 第01期

28. CMP润滑方程的Chebyshev加速超松弛法求解 高太元 李明军 高智 自然科学进展 2007年 第12期

29. 流体运动稳定性方程组椭圆特性的分析与应用 李明军 高智 应用数学和力学 2003年 第11期

30. 简化Navier-Stokes方程组及无粘和粘性边界层联合求解 高智 力学学报 1982年 第06期

31. 对流扩散方程的变步长摄动有限差分格式 李桂波 李明军 高智 水动力学研究与进展A辑 2005年 第03期

32. 对流扩散方程的摄动有限体积(PFV)方法及讨论 高智 柏威 力学学报 2004年 第01期

33. 流动化学激光的运动论研究 高智 鄂学全 中国科学A辑 1982年 第01期

34. 气体激光中的对流效应 高智 物理学报 1984年 第09期

35. 分析充满粘性液体的二维文杜里毛细管道中长气泡分裂的边界元方法 卢文强 高智 陈绪明 科学通报 1989年 第03期

36. 超声速氧碘化学激光的性能分析 胡利民 高智 强激光与粒子束 2002年 第04期

37. N-S方程及其简化形式在圆柱绕流分离点邻域的数学性质 彭世镠 高智 航空学报 1995年 第05期

38. HF化学激光放大器的交叉弛豫动力学研究 范安辅 高智 周昕 中国科学A辑 1998年 第08期

39. 粘流-无粘干扰流动(IF)理论 高智 力学学报 1990年 第01期

40. 简化Navier-Stokes(SNS)方程在二维层流边界层分离点邻域的特性 田纪伟 高智 中国科学A辑 1992年 第03期

41. 简化Navier-Stokes方程的一般理论 陈国谦 陈耀松 高智 中国科学A辑 1990年 第12期

42. 对流扩散方程的四阶指数型差分格式 陈国谦 杨志峰 高智 计算物理 1991年 第04期

43. 二维斜入射定常驻点流解析解——干扰剪切流动理论的一个应用 李桂波 高智 非定常空气动力学研讨会 2007

44. Navier-Stokes(NS)方程组差分计算中的物理和网格尺度效应及NS方程组的简化 高智 申义庆 第十届全国计算流体力学会议 2000

45. 干扰剪切流动(ISF)和边界层流动及ISF理论在计算流体力学(CFD)中的应用 高智 力学进展 2008年 第01期

46. 壁判据用于计算流体力学(CFD)可信度评估 高智 空气动力学学报 2008年 第03期

47. 双曲守恒型方程的二阶摄动有限差分格式 申义庆 高智 杨顶辉 空气动力学学报 2003年 第03期

48. 高雷诺数流动的控制方程体系和扩散抛物化Navier-Stokes方程组的意义和用途 高智 力学进展 2005年 第03期

49. 湍流不同尺度间的近程和共振作用规律及应用 高智 应用数学和力学 2004年 第08期

50. 强粘性剪切流稳定性方程组的简化及计算判据 李明军 高智 工程数学学报 2004年 第06期

52. 对流扩散方程的四阶紧凑迎风差分格式 陈国谦 高智 计算数学 1992年 第03期

53. 二维剪切流的粘性-无粘湍流干扰理论 高智 中国科学A辑 1992年 第06期

54. 非平衡气流与化学激光的增益饱和效应 范安辅 高智 物理学报 1993年 第03期

55. 辐射非平衡流的运动论研究及对气流激光的应用 高智 力学学报 1982年 第01期

56. 稳态CO激光的解析理论 高智 孙文超 物理学报 1980年 第07期

57. 气流激光的增益、强度和功率理论 高智 赵庶陶 力学学报 1980年 第02期

58. 连续波化学激光中的非均匀加宽效应 鄂学全 高智 应用激光 1982年 第01期

59. 连续波化学激光的非均匀加宽效应 鄂学全 高智 光学学报 1983年 第06期

60. 非平衡、非绝热气体中的波 高智 卢文强 物理学报 1983年 第06期

61. 横流放电CO_2激光的理论分析 高智 林烈 孙文超 物理学报 1979年 第06期

62. 气流与化学激光的增益饱和 高智 中国科学A辑 1984年 第11期

63. 三维简化Navier-Stokes方程的最优形式 王汝权 高智 空气动力学学报 1985年 第04期

64. 简化Navier-Stokes方程组(SNSE)的几个精确解 高智 力学学报 1985年 第03期

65. 两相流的相弛豫理论 高智 中国科学A辑 1985年 第05期

66. 测量气流速度的新方法——激光谱线测量 严海星 高智 中国激光 1986年 第09期

67. 激光谱线测速原理讨论 高智 力学学报 1986年 第03期

68. 渡越加宽对非均匀加宽线型和线宽的影响 李英洪 高智 光学学报 1987年 第04期

69. 湍流普适平衡区的能谱 钱俭 高智 力学学报 1987年 第02期

70. 论简化Navier-Stokes方程组(SNSE) 高智 中国科学A辑 1987年 第10期

71. 流体力学基本方程组(BEFM)的层次结构理论和简化Navier-Stokes方程组(SNSE) 高智 力学学报 1988年 第02期

72. 层流射流流动的简化Navier-Stokes方程(SNSE)解 高智 力学学报 1988年 第05期

73. 简化Navier-Stokes方程的层次结构及其力学内涵和应用 高智 中国科学A辑 1988年 第06期

74. 对流体力学的研究方向和若干近期工作的几点看法 高智 中国科学基金 1988年 第03期

75. 激光拉曼散射在气体动力学测量中的应用 赵庶陶 高智 力学与实践 1980年 第04期

76. 简化Navier-Stokes方程的基本形式 陈国谦 陈耀松 高智 水动力学研究与进展A辑 1990年 第03期

77. 气流与化学激光中的碰撞和非均匀加宽效应——理论分析模型 高智 物理学报 1981年 第12期

78. 关于气体激光中的流动效应问题 高智 力学学报 1981年 第03期

79. 连续波快速流化学激光的一般分析模型 高智 赵烈 鄂学全 中国激光 1980年 第Z1期

80. 对流扩散方程的迎风变换及相应有限差分方法 陈国谦 高智 力学学报 1991年 第04期

81. 对流-扩散相互作用结构的不变性 高智 力学学报 1992年 第06期

82. 高雷诺数流动的离散流体力学分区算法 申义庆 高智 杨顶辉 第十一届全国计算流体力学会议 2002

荣誉奖励:
资料整理中

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