吴承康：著名高温气体动力学家

　　

据中科院力学所消息，我国著名高温气体动力学家，中国科学院院士，中国科学院力学研究所原副所长吴承康研究员因病医治无效，于2022年12月25日21时59分在北京逝世，享年93岁。

吴承康先生是我国弹头烧蚀防热研究、低温等离子体科学和燃烧科学界有重要影响力的学术带头人。他在烧蚀机理、人造卫星回收方案、再入通讯以及燃烧基础理论与工程应用等方面取得了一批开拓性成果，为我国的航天工程和能源科学做出了重大贡献。1991年当选为中国科学院学部委员（院士），2003年获何梁何利基金科学与技术进步奖。

吴先生少年时在上海求学，1941-1947在南洋模范中学，1947年-1948年在上海交通大学机械工程系学习。1949年起在美国威斯康辛大学机械工程系学习，1951年获学士学位， 1952年获硕士学位并到美国麻省理工学院机械工程系学习，1954年获机械工程师学位（M.E.），1957年1月获科学博士学位（Sc.D.），当年1-7月在美国麻省理工学院斯龙发动机实验室任研究工程师。1956年与黄兰洁女士在美国麻省剑桥结婚，1957年夏一起回到祖国。

秋季在麻省西部林区

吴先生于1957年回国后在中国科学院动力研究室工作，任副研究员，于1960年随动力研究室合并到力学研究所。后随单位建制调整，1970年调到第七机械工业部二院二零七所，1974年调到第七机械工业部七零一所，1978年回到中国科学院力学研究所工作至今。在此期间，历任副研究员、研究员、研究室主任。1984年2月-1987年12月任力学所副所长。

可燃混合气体的燃烧基础研究

在可燃混合气体的燃烧基础研究方面，吴先生有两件在学术界有重要影响的成果：

在上世纪五十年代，汽油机的爆震（knocking）是限制汽油机效率和功率的关键因素。当时有两派学说：“自燃说”和“爆轰波说”。美国麻省理工学院Sloan发动机实验室的J. C. Livengood和吴先生（当时是研究生）一起，用“声速法”测量了缸内局部气体的瞬时温度，并结合实验室在快速压缩机上得到的大量数据进行分析，提出汽油机爆震是由于燃烧室“远端气体”在受压缩过程中，经历了一连串的“焰前反应”，当这些反应的积累效果达到临界值时，发生不可控制的自燃即爆震，并根据试验结果给出了至今仍被引用的Livengood-Wu积分模型。

该成果在1954年发表于第五届国际燃烧会议，其后被内燃机学术界认定为汽油机爆震的“自燃说”的理论基础。在1970年代开始的内燃机燃烧数值模拟中，该积分也被大量用于预测内燃机的着火滞燃期，目前也用于Fluent软件的相关模拟中。

在麻省理工理工实验室自行研制的激波管前

1983年吴先生在美国西北大学罗忠敬（C. K. Law）教授实验室访问期间，建立了一套层流火焰和激光测速装置，研究滞止气流中的平面火焰传播速度，测量了数种气体燃料与空气混合物在不同速度梯度下（不同火焰拉伸率）火焰面内部和前后沿轴线的流速分布。发现来流速度梯度与测得的流速最低值的线性关联，并根据层流火焰传播速度的定义，将速度剖面中速度最低值确定为火焰传播速度。将此值外推至速度梯度为零时的值，即为“一维火焰传播速度”这一可燃烧混合气体燃烧的基本参数。

论文发表于1984年第20届国际燃烧会议，指出了火焰拉伸对传播速度的影响，澄清了数十年来用各种不同方法得到的数据差异很大的问题。因而该方法也成为测量火焰传播速度的基本方法和验证理论计算的依据，在国际上至今仍经常被引用。

1983年在美国西北大学实验室的工作照（与俞刚研究员）

航天器再入问题研究与等离子体技术

在航天器再入问题研究与等离子体技术研究方面，吴先生做出了卓越成果。

在1960年代，我国独立发展两弹一星，吴先生承担了航天器“再入”的防热问题实验研究。吴先生在分析了有关部门原来拟采用的高超声速风洞方案和相关文献后，认为由于高超声速风洞的正激波总压损失很大，模型驻点处压力和径向速度梯度很小，不能在模型表面产生足够的热流。对于驻点的材料烧蚀问题，只要紧邻固体表面的气流能模拟实际飞行中激波后的高温亚声速气流，就能考验材料的防热特性。

因此，吴先生提出采用电弧等离子体亚声速射流对飞行器驻点的受热情况进行模拟试验，而不模拟整个高超声速流场。这是一个符合国情的可行的方案。吴先生领导一批年轻人自主建立电弧加热设备，发展多项测试技术，进行细致的试验，取得了重要数据，提供给设计部门使用。这项工作为我国两弹一星工程的成功做出重要贡献。其后在人造卫星回收方案、远程飞行器防热试验、飞行器再入大气层通信中断等问题上都进行了大量卓有成效的工作。

在中科院力学研究所1960年代研制的电弧风洞前

在完成有关“再入”问题的多项研究后，吴先生领导的队伍回到科学院编制。面对国民经济主战场的需求，吴先生带领有丰富热科学经验的队伍进行了煤燃烧的研究。我国石油天然气资源蕴藏不丰富，以煤为基础是我国的国策，需要大量洁净高效的煤燃烧技术。吴先生领导队伍，应用燃烧空气动力学知识，发展了燃烧稳定，可以燃用品质较差的煤种的大速差射流燃烧器、偏置射流燃烧器、多功能燃烧器、扁平附壁射流燃烧器，还有可以部分替代重油的水煤浆燃烧技术等。特别是在1990年代中期自主开发了气脉冲除灰技术，解决了我国燃用高灰分煤造成的回转式空气预热器积灰这一老大难问题。

1986年在德国慕尼黑参加第21届国际燃烧会议（与庄逢辰院士）

电站锅炉常用蒸汽吹灰、声波除灰等方法来清除回转式空气预热器工作面上的积灰。但是，由于我国大量燃用高灰分煤，在运行中往往在换热面上结成坚硬壳层，难以清除，严重影响换热和气体流通。

吴先生领导的团队，采用可燃性气体作为燃料，解决了点火、火焰加速、防止回火等一系列技术关键，使燃烧管内产生可控制的爆燃，并使气体在燃烧管出口处形成强度适中的气脉冲——在出口外形成弱激波。在此激波和气流的联合作用下，敲、吹换热面，清灰效果远优于蒸汽和声波除灰，又不会产生结露，彻底地解决了积灰问题，还提高了近1%的发电效率。这一成果不仅在力学所承担的50余项设备改造项目上得到应用，为电厂带来每年数亿元的经济效益，而且在国内得到普遍推广，成为新电厂设计的标准设备。

从发展和应用电弧等离子体技术为飞行器防热服务开始，吴先生一直从事热等离子体的基础和应用基础研究，在电弧等离子体发生器的工作机理、设计、新型发生器的研制、等离子体诊断等许多方面做了大量工作。力学所现已成为我国热等离子体基础研究的主要单位之一。

1997年在北京召开第13届国际等离子体化学会议（任会议主席）

吴先生是我国低温等离子体学科发展的带头人。在他的坚持推动下，我国学者团结努力，开展国内外学术交流活动，举办了十几届全国等离子体科技会议，组织了中日、亚太等离子体科技系列会议，1997年在北京主办了第13届国际等离子体化学会议。在这些会议中，吴先生多次担任主席。这些活动提高了我国等离子体学术界的国际地位和影响。吴先生也积极参与和推动其他国内、国际学术交流活动，曾担任《中国力学学报》中、英文版主编，是Plasma Chemistry and Plasma Processing 国际期刊编委，以及若干其他学术期刊的副主编或编委。

1986年力学所30周年所庆（右二为吴先生）

近年来除指导、参与热等离子体研究外，吴先生还一直关心指导和从事燃烧的基础和应用研究，空间电推进、材料工艺力学等方面的研究，废弃物的焚烧和等离子体处理研究等多方面的工作。二十世纪九十年代以来，在力学所机构组织中，根据“矩阵结构”的思想，致力于组建材料特种工艺工程中心、工程科学研究部、等离子体与燃烧研究中心等研究机构，为力学所学科组织的发展做出了贡献。

吴先生的科研成果累累，先后获国防科学技术委员会重大成果二等奖、中国科学院科技成果一等奖、中国科学院科学技术进步一、二等奖等多项奖励。于1991年当选为中国科学院学部委员（院士）。2003年获何梁何利基金科学与技术进步奖。

授教固有方，桃李满天下

吴先生不仅科研成果卓著，在多年的科研生涯中，还培养了很多学生。文革前，吴先生就培养过多名研究生，这些研究生早已经成为相关领域中的骨干力量。文革后恢复研究生制度后，吴先生成为我国第一批博士生导师，他指导的学生有的留学深造，有的留在国内，很多学生已成为燃烧与等离子体界的学术带头人和科研骨干。

吴先生在培养研究生时，注意选择有重要实际和理论意义的论文题目，要求研究生重视打好基础和培养独立工作能力。在和研究生的讨论中，吴先生渊博的知识、极好的物理概念与丰富的实际经验给了学生非常深的印象，许多难题经吴先生一指拨，学生们即刻茅塞顿开，对问题的认识得到深化。

吴先生还严把论文关，对于所指导的学生的学位论文，不但要求内容正确、论据严格，组织合理，甚至对文章逐字修改，连标点、公式、符号、单位和图表注释等，都一丝不苟，为研究生认真治学做出表率。吴先生不仅积极培养研究生，也对年轻人的成长十分关心。为了培养骨干，他将自己的研究生配备给年轻人指导，创造机会，培养年轻人带研究生的经验。

此外，吴先生早期还担任过中国科技大学、清华大学等学校兼职教授，很多我国著名的燃烧空气动力学专家都听过吴先生的课。吴先生为培养我国的专门人才作出了杰出的贡献。

吴承康先生热爱祖国、崇尚科学，严谨治学、淡泊名利，乐于助人、提携后学，把毕生精力献给了党和人民的伟大事业。他的逝世是中国力学界和中国科学院力学研究所的重大损失！我们沉痛悼念并深切缅怀吴承康先生！

来源：综合自中科院力学所、公号“燃烧科学进展”