2025年10月17日下午，北京大学力学与工程科学学院2025年秋季学期新一期 “王仁力学讲座”在北京大学新奥工学大楼3004室举行。中国科学院力学研究所空天飞行高温气动全国重点实验室李新亮研究员，带来了题为“基于国产超算的飞行器湍流直接数值模拟研究”的精彩报告。北京大学力学与工程科学学院力学系主任韦小丁教授主持讲座，北京大学力学与工程科学学院陶建军、苏卫东、蔡庆东、赵耀民、朱驰、薄童等老师，以及相关院系共百余师生参加了本次讲座。

力学系系主任韦小丁教授主持

在报告中，李新亮研究员首先聚焦国产超算与程序优化展开介绍。他认为，直接数值模拟（DNS）是研究飞行器湍流的重要手段，具备无需湍流模型、分辨率高的优势，但对数值方法要求严苛且计算量极大。为此，团队依托国产超算开展了系统性的程序优化工作：在算法优化层面，通过精准定位迎风差分、中心差分等热点代码，针对性进行除法、分支、循环及变量优化；在访存优化层面，实现全局内存的合并与对齐，借助cudaMalloc2D/cudaMalloc3D优化数据结构以加速数据访问。同时，团队完成了OpenCFD-SCU程序从Fortran+MPI到C+MPI+CUDA/Hip的技术移植，成功适配不同GPU架构，为后续研究奠定了算力基础。

李新亮研究员作报告

随后，李新亮研究员详细阐述了多种典型构型飞行器湍流模拟的研究成果。针对V型后掠压缩折角构型DNS，团队对比分析了二维与三维构型的差异，从飞行器后掠翼舵面中提炼简化出平板-后掠压缩折角研究模型；并提出源自鲨鱼皮、鸟类羽毛仿生设计的发散-汇聚小肋流动控制方法，该方法可产生流向二次涡，且具有构型简单、热载荷小的特点。在高超声速转捩DNS研究领域，团队针对高超声速升力体HyTRV完成了模拟及分析；针对高超声速钝锥转捩，深入研究钝度对转捩位置的影响规律，利用GPU系统实现百亿网格计算，发现了“钝度越小，摩阻‘过冲’越强”的新现象，并推测该现象与熵层相关。

颁发奖牌

在湍流流场预测方法部分，李新亮研究员介绍了团队的技术突破。其研究目标是基于历史流场数据预测未来流场的时空演化，具体通过两种路径实现：一是采用光流法（Lucas-Kanade算法）结合泰勒冻结假设，先获取流场特征结构的位移/速度场，再推导中间时刻流场；二是引入Transformer模型及注意力机制——这一ChatGPT等大语言模型的核心架构，通过Query、Key、Value的相似度计算与加权求和，实现湍流信息的高效融合与精准预测，为流场演化预测提供了新的技术路径。

最后，李新亮研究员对研究成果进行总结与展望。他表示，团队开发的OpenCFD-SCU程序经算法、访存、通信优化后，计算效率实现大幅提升；系列DNS研究揭示了三维效应、钝度等关键因素对飞行器湍流的影响规律；新发展的流场预测方法为湍流研究提供了新的工具。此次讲座不仅为飞行器湍流模拟与高超声速气动研究提供了新思路与技术支撑，更搭建了相关领域学者的交流平台，促进学科的发展。

讲座结束后的交流环节，现场气氛热烈，与会师生踊跃提问，李新亮研究员一一给予了详尽解答。力学与工程科学学院流体力学学科点主任陶建军教授代表学院向李新亮教授颁发了“王仁力学讲座”纪念奖牌，以感谢其精彩分享，为本次学术交流画上圆满句号。

报告人简介：

中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室研究员，中国科学院大学岗位教授。现任中国空气动力学会理事，物理力学专业委员会副主任委员，中国力学学会流体力学专业委员会委员，计算流体力学专业组组长；《空气动力学报》、《计算物理》《气体物理》等杂志编委等职。目前主要从事计算流体力学及湍流研究。发表学术论文100余篇；获得2022年度中国空气动力学会科学技术一等奖， 2018年度陕西省科学技术二等奖，2000年度中国科学院自然科学二等奖、中国科学院朱李月华优秀教师奖、中国科学院优秀导师奖、中国科学院大学领雁奖等奖项。