曾幾何時，國家“兩機”重大專項的進展情況備受關注，也一直牽動著一位海外遊子的心。
這位遊子就是西北工業大學2016年引進的國家“青年千人”、西工大動力與能源學院教授王丁喜。
2016年11月24日，工信部部長苗圩在全國工業和信息化創新大會上介紹， “十三五”期間我國將全面啟動實施航空發動機和燃氣輪機重大專項，突破“兩機”關鍵技術，推動大型客機發動機、先進直升機發動機、重型燃氣輪機等產品研製，初步建立航空發動機和燃氣輪機自主創新的基礎研究、技術與產品研發和產業體系。——王丁喜的迴歸，可謂正當其時。
“有一種叫使命感的東西
一直在激勵著我”
“航空發動機集中了工業化、信息化領域的高精尖技術，是現代尖端製造業的典型代表，是建設航空工業強國必須率先重點突破的關鍵技術領域。”談起國家“兩機”重大專項的實施，王丁喜顯得有點興奮，“‘兩機’專項對我們從事航空發動機的研製人員來說，是一個千載難逢的機會。我回國就是希望和亦師亦友的黃秀全老師一起努力，能夠深度參與到‘兩機’專項的科研中去，提升自己也為行業做出自己應有的貢獻。”
也許是對藍天的神往，也許是對飛行器的崇拜，1998年填報高考志願時，王丁喜毫不猶豫地選擇了西北工業大學。原本想填報西工大飛行器設計專業，卻陰差陽錯填成了飛行器動力。“原以為都是飛行器，差不多，來到西工大後才知道這兩個專業其實差得挺遠的。”談起當年上大學的一幕，王丁喜嘿嘿地笑了。
大學期間王丁喜是很拼的，大學四年的成績一直位居專業兩個班的第一名。本科畢業被保研，依然在西工大，學的是航空宇航推進理論與工程專業。一次偶然的機會，他經本科班主任黃秀全老師指引，於2005年碩士畢業後赴英國杜倫大學深造，師從國際燃氣渦輪機葉片氣彈和氣動熱專家何力教授，研究高效的數值優化方法（伴隨方法）在燃氣渦輪機葉片氣動和氣動彈性性能優化中的應用。2009年1月獲杜倫大學計算流體力學博士學位。
為了搞清“計算流體力學在工業界究竟怎麼應用”，王丁喜博士畢業後到英國西門子工業燃氣渦輪機有限公司的研發部門工作，一干就是8年。先後擔任高級工程師和首席工程師，主要從事壓氣機/渦輪葉片氣動/氣彈設計、分析、優化和實驗驗證，以及相應數值仿真工具的開發。曾代表公司參與和牛津大學與劍橋大學的各種科研合作，參與過歐洲的《無顫振葉輪機設計》專項，積累了豐富的氣動和氣彈研究方面的理論和工程應用經驗。
特別值得一提的是，王丁喜首次提出伴隨混合面法，成功地將伴隨法擴展到多排葉輪機葉片氣動優化中，並且掀起了伴隨法在葉輪機葉片優化中應用的熱潮。首次成功地將伴隨法應用到同時考慮葉輪機葉片的氣動性能和氣動彈性性能的葉形優化中，大大降低了優化計算所需要的時間，使耦合的葉片氣動性能和氣動彈性性能優化成為現實。
王丁喜在壓縮系統葉片氣動氣彈優化設計技術研究方面獲得國際領先水平的技術成果，發表在葉輪機行業頂級期刊《ASME Journal of Turbomachinery》上，成為2010年以來該期刊的10大高被引論文之一。
8年西門子的研發經歷，讓王丁喜對壓氣機/渦輪葉片氣動力學、氣動彈性力學、葉形優化和數值仿真有著非常專業和深入的認識和把握，對古老的問題有自己深刻、獨到的看法和行之有效的更好的解決方法，一直處在該學科研究的國際前沿，引領學科的發展。
“目前我國投入了巨大的財力進行航空發動機和工業燃氣渦輪機的研發，同時西北工業大學也是為數不多的一直致力於燃氣渦輪機研究的大學之一，具備很好的研發經驗、實驗條件和相關的師資力量。”談起當初回國為什麼選擇母校西工大時，王丁喜說，“本人的經驗、知識和能力既符合學校發展的需要，也順應國家的科研戰略發展，依託母校申報國家‘青千千人計劃’，對我來說是理所當然的事兒。”
“回西工大工作，當然還有對母校和昔日恩師的深厚感情。這裡人熟地也熟，這裡也是我夢想起飛的地方，相信回到這裡我會飛得更高。”說到此，對母校一直心存感恩的王丁喜會心地笑了。
“多年來，黃秀全老師一直召喚我回國和他一起共事。黃老師當年是我的班主任，對我來說更像一個大哥哥，是他指引我出國深造，也是他一直在說服我回國，並希望我能夠趕在‘兩機專項’立項之前回國。”王丁喜說，“當溫飽不是問題的時候，自然就更注重做自己喜歡做的事情，更希望同自己合得來的人一起做事，我跟黃老師就是挺合得來的。”
事實上，王丁喜回國時還是下了很大的決心的，畢竟全家在英國待了8年。回國後，因兩個孩子難以適應國內的教育環境，他的愛人只好帶著孩子又返回英國了。隻身留在國內的王丁喜，每天吃食堂，有時乾脆就住在辦公室。他笑言，“每天幾乎眼睛一睜就開始幹活，做自己喜歡的事情，就算熬夜也不會覺得累。”
“希望在氣彈方面做大文章，
為國家‘兩機專項’做貢獻”
“航空發動機和燃氣輪機‘兩機’科技重大專項的順利實施，展現了國家對‘兩機’技術發展的重視，也為我等工作在‘兩機’領域的人員提供了貢獻國家和發展自己的難得機遇。”王丁喜說，航空發動機技術屬於國防重點高科技領域，其發展水平已成為一個國家國防實力的重要標誌之一。作為航空發動機關鍵部件的航空葉輪機更是受到各國科技工作者的廣泛關注。隨著材料科學、計算流體力學以及計算機技術的快速發展，各種新技術相繼出現，大大推動了航空葉輪機的發展。
回國之後，王丁喜主要從事基於高性能數值仿真的葉輪機多學科（氣動、氣彈和氣熱）優化設計理論及應用研究。
葉輪機在航空發動機中究竟佔有怎樣的分量？
“葉輪機屬於航空發動機/燃機的核心部件，其體積和重量佔整機的比例高達80%，其氣動性能直接決定著發動機/燃機的總體性能及其耐用性和經濟性。”王丁喜介紹說，現役的葉輪機葉片一般都是經歷了數十年基於人為經驗的不斷改進。以這種傳統方式來改變葉片形狀達到進一步提高葉輪機的氣動性能已經變得越來越困難。因此，基於數值仿真的全自動優化是進一步優化葉輪機氣動性能的最佳方法。
“兩機專項”之前，我國還沒有國家層面的針對葉輪機氣彈問題研究的專項資金投入。國內高校的氣彈試驗平臺稀缺，能夠用於驗證數值分析手段和工具的氣彈實驗數據也是一片空白。即使是國內氣彈數值仿真研究，也都是藉助於國外公開文獻中的數據。
王丁喜要開展的研究主要包括兩個方面：高性能數值仿真系統的建立與驗證和高性能優化系統的建立與驗證。
“建立一支高水平科研團隊，與國際知名大學和企業開展科研合作，在葉輪機多學科（氣動、氣彈和氣熱）設計和優化領域作出世界水平的研究成果。”這是王丁喜的近期目標。
回校兩年多來，王丁喜致力於建立一套具有自主知識產權的用於葉輪機（壓氣機/渦輪）的高性能數值仿真和優化系統，並將之用於航空發動機和燃氣輪機“兩機”科技重大專項研究工作中。目前，該系統的氣彈數值仿真部分已經通過評估，進入中國航發商用發動機有限公司的研發體系，也是該企業唯一一款進入設計體系的自主三維數值分析軟件。
對於研究型大學而言，科研經費的多少是一所大學創新活力和創新才能的標誌，是教師科研活躍度的直接體現。2017年西北工業大學在高校企業科研經費排名中躍居第四位，與“兩機專項”第一批項目的落地有著密切的關係。據瞭解，2017年西工大在“兩機專項”中共獲12項支持，僅動能學院就獲6項支持，其中由黃秀全代表西工大牽頭申報成功的“兩機專項”某基礎研究重大項目，科研經費達4200餘萬元，經費總量在動能學院位居第一，在全校位居第二。
作為項目組骨幹王丁喜，回顧這個“兩機”重大專項之基礎研究項目的申報過程，笑言“這是一個充滿競爭和挺有故事的過程”。當時，國內多家研究所和高校都希望牽頭，雖經過一番周折，最終還是花落西工大。
“我和黃秀全老師配合得可謂‘天衣無縫’，缺了誰都無法成功。”王丁喜說，“項目申請開始，很多人都不相信我們能夠牽頭，其實我們自己也沒有把握，但是我們有過硬的技術水平，有一顆不服輸的心，努力去爭取，我們的付出也得到很多行業專家的支持。”
畢竟，西工大在葉輪機氣動彈性研究領域有悠久的歷史和傳承，有深厚的功底和積澱，向前可追溯到20多年前周新海教授的研究工作，當前黃秀全和王丁喜很好地繼承了前輩的研究成果，並將其進一步發揚光大。
該項目將通過系統性的基礎研究，發展應對壓縮系統氣彈問題的多層次高精度數值預測方法和高分辨率流動及振動測試方法，並針對主機所存在的氣彈問題，開展機理和抑制方法研究，探明流動致振機理，從流動根源出發探索解決方案，為我國發動機/燃氣輪機壓縮系統的氣彈問題預防和解決提供系統性的知識和經驗積累，大幅度提高我國解決壓縮系統氣彈問題的技術水平，為我國高性能發動機/燃氣輪機的研發提供重要的技術支撐。
毫無疑問，王丁喜的專業知識和豐富經驗為“兩機”重大專項之項目研究奠定了紮實的理論和實踐基礎。對該項目（為期4年）研究目標的如期實現，王丁喜充滿了信心和期待。
文稿｜吳秀青
視覺｜王清正
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