线上访谈掠影
2020年10月24日晚上22:30，由力学技术研究院开展的力学家访谈，在腾讯会议线上进行。本期访谈的嘉宾是北京航空航天大学教授、陆士嘉实验室主任、博士生导师刘沛清教授。IMT研究生参加了本次访谈。
力学家访谈源于对力学家的致敬，希望以访谈的形式请他们分享自己的学术成果、科研心得、新思想，以此激励学生的科学研究激情。
本次访谈，学生主要以刘沛清教授报告主题“空气动力学前沿技术及其应用”为采访重点。采访内容如下：
问：风洞实验室在研究空气动力学的基本规律时起着不可替代作用，直接为各种飞行器设计研制提供大量的可靠数据，您能谈谈风洞实验技术现阶段存在的挑战和发展前景是什么？
答：
风洞设备的出现和发展一直伴随着飞机设计技术的发展，是飞机设计必须的试验设备。可以说，没有风洞试验，就没有飞机的发展，没有风洞试验，也就没有空气动力学的快速发展。在飞机设计中，飞机所受的空气动力与气流绕过飞机的流动行为存在直接的关系，这就促进了风洞试验从单纯的气动力到流场的测量需求越来越复杂，从而也推动了风洞设备和测试技术的快速发展。目前，所面对的物理现象复杂、影响因素众多，常常存在CFD算不准、理论分析不清楚的情况，这就需要借助于更加复杂的风洞试验设备和技术进行模拟。在未来，需要模拟的现象越来越复杂，需要模拟的量也越来越多，风洞的整个测试技术会更加复杂化。因此，风洞的发展，除了风洞设备本身以外，测试技术也需得到快速发展。
问：流动控制在增升减阻、抑制气动噪声、抑制分离与旋涡等问题中起着巨大作用，您认为流动控制的核心问题是什么？
答：
在飞机的设计研制中，流动控制的关键就是控制壁限流动的转捩和分离。而控制壁限流动的主要目的是减小阻力、降低噪声、提高效率。控制分离主要包括两方面，一个是层流分离，另一个就是湍流分离。在壁限流动的控制技术中，主要涉及如何控制边界层内的流动行为。比如控制边界层分离、控制层流转捩为湍流、控制边界层中波动传播等。在今后的流动控制中，主要是寻找有效的方法或技术实现控制目标，以达到四两拨千斤的效果。流动控制的最终目标应是提高工程效率、提高增益，用最小的力实现最大的增益。
问：在飞机发展的过程中，存在大量仿生学的影子，在飞机未来的发展中是否仍然需要在自然生物中寻找发现灵感，是否我们通过现有的数值模拟、风洞试验等就可以解决现在的问题或者未来可能出现的问题？
答：
飞机上的很多外露部件的设计大都基于分析鸟类飞行过程获取灵感设计而来的，而在分析其飞行运动规律时，力的平衡是关键性因素。可以说，没有鸟，我们想不到飞! 没有力学，我们不知道怎么飞! 今后，面临更加复杂环境下飞行器的稳定飞行及机动飞行控制技术的发展，我们掌握的技术还远远不够，仍然需要从自然界中获取灵感，这就需要对鸟的飞行进一步的观察。而获取灵感后，如何更好地掌握这些运动规律呢？这就需要结合现有的数值模拟、风洞试验、理论分析等技术探索内在规律并加以应用，这条正确科学研究的道路是不变的。
问：目前，有关飞机降噪大都是通过改变机翼等结构的方法来实现，请问有没有可能通过热声效应等将声能转化为热能或者其他形式的能量来实现降噪？
答：
气动噪声的问题十分复杂，涉及低频宽带声源、结构的声辐射等很多因素。实际上，将声能转化为热能需要很苛刻的条件，自然界中，如果不具备这些条件，大都以机械能的形式传递，这种声波的能量往往难以耗散。实际中，声波在传播过程中转化为热的能量很小，波的衰减是很慢的。
问：空气动力学的发展对各类飞行器的发展研制起着关键性作用，近年来，人工智能、机器学习等技术得到了迅速发展，您认为这些技术对计算空气动力学的发展可能起到怎样的影响？
答：
这是两套研究问题的思路。计算空气动力学是在精确数学思想的指导下发展起来的，通过建立数学模型，然后进行离散得到近似求解。然而CFD技术在求解某些更加复杂的问题时，往往很难精确地求解，通过对模型加以改进效果微弱。而深度学习、机器学习等技术基于元胞结构的训练可能会有效的解决这些复杂问题。
问：对于我们研究生而言，在自己的课题研究中应该侧重于基础理论的研究还是偏向工程实践研究，您能简单谈谈您的看法吗？
答：
基础问题研究和工程实际问题研究都是社会发展必需的。在研究生期间，应该根据自己的兴趣和导师的课题而定研究目标，实践表明：只要自己兴趣所在，才能最大化发挥自我，这也是最理想的做法。当然无论是选择哪一种，对国家的建设都具有重要价值。
采访人：刘哲
采访稿：刘哲
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