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【工学人】杨延涛:在提升科研品位的路上追寻

2018-03-21  3122


编者按:2018年2月,第十四批国家“千人计划”青年项目入选人员名单出炉,北京大学杨延涛等25位学者榜上有名。国家“千人计划”青年项目由中组部牵头,2011年开始实施,旨在引进一批有潜力的海外优秀青年人才。作为土生土长的PKUer,杨延涛凭借着对科学的热情、对研究的执着,在优中选优的层层选拔中脱颖而出,他的不忘初心、开拓进取值得任何一个在奋斗中成长的北大海洋人关注。

 


杨延涛近影

 

暂别四年,重回燕园

2000年,杨延涛带着对物理的浓厚兴趣,来到了力学与工程科学系,成为千禧年进入北大的那批学生中的一员,此后,他在北大度过了十三载时光。

2017年,他从荷兰重回北大,成为工学院力学与工程科学系的特聘研究员,并加入海洋研究院,阔别四年,他也由北大的学子转变为北大的师者。

这期间,北大发生了很多的变化,“包括学生的水平、师资力量和软硬件设备等方面,现在的北大和2013年时候相比都进步太多,更遑论我入学那会儿,”正在担任工学院2017级本科生班主任的杨延涛,在开完第一次班会之后就不由感慨,“现在的学生比我们那时候厉害太多,不管是思想活跃程度,还是他们自己的活跃程度,我相信他们将来会比我们这一代做出更大的成绩。”他也鼓励班级的学生顺从自己的兴趣不断走下去,“无论他们将来选择何种方向,作为老师,肯定要向他们展示发展的各种可能性。”

18年春季学期,他将为北大空飞班讲授流体力学专业课,曾经教授过杨延涛的老师现在成为了他的同事,谈及这样的转变,他感觉很奇妙,“我见到他们时会很自然地叫他们老师,可是他们叫我杨老师的时候,总会有非常特别的感受。”为了避开高峰期,杨延涛现在每天早上七点就来到实验室分析模型和处理数据,不过他谦虚的说,跟前辈相比,自己还差的很远。

 

术业专攻,探索海洋

杨延涛在本科和博士期间都师从吴介之教授进行渦动力学和湍流方面的研究。他目前的研究方向是双扩散对流和浮力驱动湍流,这一方向也是经历了一系列的探索后确定的, “在选择研究方向上,导师的经验和意见十分重要,因为他们的眼界会比学生要高很多。”而已经找到方向的他,现在正坚定地攀登学术高峰。

“流体力学通俗来说,就是研究流体运动的现象和规律,及其在自然界和工程界的应用问题。流体的研究方向有很多,比如长时间视角下的地幔是流体,人体内的血液流动是一种生物流体;我原来做的方向是与天体物理等相关的可压缩湍流问题,而现在的研究工作主要与海洋中的一类流动现象相关。”

在他看来,研究海洋流体有十分重要的意义,“海洋对地球的环境气候有很大的影响,海洋的宏观流动会加速物质的混合和热量的传导;如果海洋不流动,那物质热量从海水表面传导至海底需要上万年甚至更长时间。因此海洋宏观流动是决定热量和物质在全球分布的关键机制。”

“我目前研究的主要对象是海洋上层海水中双扩散对流现象导致的垂直混合输运现象,”这也是杨延涛四年来在荷兰一直做的项目,他在研究中得到一个比较有意思的结论,“简单来说,如果从下方加热水,热水会向上流动;类似的,如果把盐溶解在上方水体中,盐水会往下沉,因为越咸的盐水越重。我研究这个系统是同时从上面加热和增加盐度;单独在上方加热,会让流体变得更稳定,而单独在上方增加盐度则会驱动流动的产生;但是当两者以适当的强度比结合之后,我们发现上方加热反而会促进盐度更快的向下方输运;虽然流动速度更小但是盐度的传递却变得更快。”这一研究成果发表在2016年《美国科学院院刊》上,这一让流动结构更稳定(流动速度更小)的同时提高传输效率的发现也有着很多实际应用,比如在实验环境中利用类似机制通过稳定流动结构以加速流体中组分的输运效率。对于海洋相关应用来说,“这个现象出现的参数范围跟海洋里面的参数十分相似”。最近,杨延涛还利用大规模数值模拟再现了热带海洋中的一种多层流动结构,如下图所示:流动结构在竖直方向呈现皆然不同的三层结构。

 

坚守科研,攀登学术

2013年,在陈十一教授的推荐下,杨延涛到荷兰Twente大学开启了四年的博士后生涯,这段时间杨延涛几乎周游了欧洲列国,不过在他看来,自己最大的收获是进一步扩展科研视野、提升科研品位,“这也是回国前荷兰教授对我四年工作的总结,国内学生和国外学生的能力是差不多的,但是一定要开阔眼界,选准方向。”当然,他也始终坚定着学成归国的信念,“我最开始也没想着长期待在国外,出去是为了增长见识。如果要回国,一个是要有科研成果,另一个就是要面向国家需求。从我们的工程科学组来说,其实比较看重自己的研究能够紧密联系国家需求或者行业需求。”

未来几年,杨延涛将继续在与海洋相关的浮力驱动对流问题和数值模拟等方面深入研究,他也将在两个方向进行拓展,“一个方向是拓展现有垂直对流输运问题,现在做的主要还是热带海域的研究,将来要探索极地海域的情况,这两者的情况完全不一样;另一个方向是进行大尺度水平对流的基础模型研究,主要借助计算机进行模型研究,”这也是他在“千人计划”青年项目上申请的两个方向。此外,他还计划研究微尺度下的流体问题,比如微流动中化学组分的流动和扩散。

日复一日的科研,看似乏味,也十分辛苦,不过在他看来,“不管从事什么工作,要做出成果都需要花费很大力气;其实在科研上,你选择做什么比你能做什么更重要,不要老想着你能做什么,而是你应该做什么,做什么是有意义的。”。

日前,他入选第十四批国家“千人计划”青年项目,这一荣誉于他而言,既是激励,也是肯定,“也希望自己在未来的研究和职业发展上取得更大进步”。