周光坰,流體力學家,力學教育家。長期從事流體力學、空氣動力學和多相流體力學的教學和科研工作。在創建流體力學實驗室與推動薄弱分支學科,如湍流、多相流體力學和非牛頓流體力學等的發展中作出了貢獻。
生平簡介
周光坰,1919年5月12日出生於四川省成都市一個書香世家。其父周焯,中年以後從事民族工商業,頗有發展;他要求子女嚴格治學,讓他們選擇理、工、農、醫科為業,自食其力,報效國家。周光坰四兄妹中,無一人繼承父業,均獻身於祖國的科學、教育與工程事業之中。1935年,周光坰就讀於成都著名的成屬聯立中學(現改名為石室中學)。該校舊址為西漢的文翁石室,文翁在此興辦書院講學,開川蜀文風之先河。二千餘年來,這裡一直是蜀中書院講學與興辦學校的地方。周光坰在石室讀書期間,正逢抗戰,許多國內著名大學紛紛內遷成都,一些知名學者來石室兼職授課,周光坰曾受教於何其芳、陶世傑、趙少鹹和李唯建等教授,從中獲益匪淺。除讀書外,他還積極參加班上豐富的課外學術活動。在家庭和學校的影響下,周光坰立志以“科學救國”。1938 年中學畢業時,周光坰因成績優異被保送西北工學院航空工程系學習(該校當時由北洋工學院、焦作工學院和東北大學工學院內遷至陝南城固後聯合組成)。在這裡,周光坰受業於著名教育家、力學家、物理學家張國藩教授。
1943年,周光坰大學畢業,被分配到重慶東南的南川第二飛機製造廠任職。在設計專家林同驊教授的領導下,參加了由中國自行設計的第一架螺旋槳木質運輸機“中運一號”的空氣動力設計工作。1944年,周光坰回到老家成都,在四川大學任教,並協助結構力學家林致平教授創建了該校的航空工程系。為了學習更先進的航空技術,1947年,周光坰來到美國明尼蘇達大學航空系學習,在這裡,他相繼拿到了碩士和博士學位。在J·D·阿克曼(Akerman)教授的指導下,從事高亞聲速後掠機翼的空氣動力理論分析與計算工作;同時,周光坰還協助德籍R·赫爾曼(Hermann)教授開展超聲速進氣道、內空氣動力學和熱傳遞等方面的科研和教學工作。明尼蘇達大學航空系設在Rosemont的空氣動力實驗室,當時在阿克曼教授的領導下發展迅速,超聲速與高超聲速實驗設備應有盡有,且急需人才。但周光坰回國心切,1953 年春,他獲得博士學位後,離開了條件優越的明尼蘇達,選擇了艱難曲折的歸程。1950年,美國發動侵朝戰爭,對中國大陸實行封鎖禁運政策,並禁止一切學理工科的中國留學生返回大陸。為了減少離境時的困難,周光坰離開明州以後,一方面暫時選擇去紐約Hardesty-Hanover橋樑公司,從事懸索橋在風載作用下空氣彈性問題的分析與計算工作;另一方面,尋找更有利於返回祖國的工作,經過兩年多的不懈努力,終於獲得巴西航空研究院與美國阿拉巴馬州立大學航空系的聘請。良機難逢,周光坰於1954年10月,僅帶一隻輕便隨身衣箱悄然離開美國,繞道巴黎、瑞士、捷克斯洛伐克,經由莫斯科,風塵僕僕地回到北京,實現了他少年時立志報國的理想。
簡歷
1919年5月12日 出生於四川省成都市。
1838-1943年 西北工學院航空工程系學習獲工學士學位。
1943-1944年 任南川第二飛機製造廠繪圖員。
1944-1947年 任四川大學航空工程系助教、講師。
1947-1953年 美國明尼蘇達大學航空工程系學習,獲碩士、博士學位。
1953-1954年 任美國紐約Hardest-Hanover橋樑公司工程師。
1955-1989年 任北京大學數學力學系副教授、教授、力學系主任、博士生導師。
1964-1983年 兼任中國航空學會第一、二屆理事。
1978-1986年 任中國力學學會流體力學專業委員會第一、二屆主任委員。
1980-1984年 兼任中國空氣動力學研究會副會長。
1981-1985年 兼任國務院學位委員會學科評議組成員。
主要貢獻
由於北京大學數學力學系的力學師資極度缺乏,除了抽調與培養青年教師外,還聘請了校外有關專家兼職授課。1955 年初,周光坰應周培源教授之邀來該系任教。1956年9月成立了流體力學教研室,由周培源教授兼主任,周光坰任副主任。到“文化大革命”前為止,周光坰長期主持教研室的日常工作,成為周培源先生的得力助手。力學專業在創建之初,一切教學計畫、教學大綱和教學方法雖然基本按莫斯科大學的模式進行,但具體到教學內容和方法的操作時,無不浸透了教師們的心血。為了儘快提高教師的學術水平,逐步開展科研工作,周光坰在四五年內連續倡導舉辦了低速風洞、邊界層和高超聲速流動等討論班,使國外流體力學的最新成果迅速被青年學者了解掌握,一支年輕的流體力學教學與科研隊伍短時間內在北京大學形成;同時,經常性的學術活動使北大成為國內流體力學學術氣氛最為活躍的中心之一。
1962年,根據學校和系裡安排,周光坰主持重新修訂了力學系的教學計畫和教學大綱,加強了對學生的基礎理論和科學訓練;同時,結合四個現代化建設的實際需要,調整了科研方向,從單一地面向航空轉為面向航空、航天、核工程、造船、水利等方面,圍繞湍流、高超聲速流動、氣體波動、電磁流體和機翼理論五個方向,組織科研隊伍和開設專門化課程。這一調整,使過去零亂的教學工作步入正軌,使幾乎停滯的科研工作再度活躍起來。周光坰教授對實驗室建設和開展實驗研究工作一直十分重視,他認為實驗研究不僅是為了驗證理論,更重要的是它可以直接解決生產實際問題,對於複雜流動的研究和交叉分支學科的發展更是必不可少。但是,建設流體實驗室並不是一件輕而易舉的事,它不僅需要足夠的物力、財力,而且需要大量的人力、時間。不同於其他實驗室的是,這裡的多數設備和儀器都要自己設計、加工、安裝和調試。在兩年內建成小型低速木質風洞兩座、煙風洞一座和水力學實驗室以及有關的測試儀器,基本上滿足了教學需要。
為了開展科學研究和解決航空中的實際問題,早在1954年就決定在北大建造一座中型低速風洞。為此,周培源教授曾數度走訪和邀請有關專家共商總體方案,最後確定:試驗段直徑為2.25 m、最大風速為50 m/s、洞體的室外部分與室內部分分別採用鋼筋混凝土結構和木結構,氣動設計由魏中磊負責,機械設計由陳耀綱負責,而設計的全面實施(包括加工、安裝和調試)則由周光坰教授與北航伍榮林教授負責。大量的木加工、金加工和水磨石壁面任務動員了近400名數力系師生來參加,周光坰與設計、施工人員和師生們日夜奮戰,於1958年10月1日凌晨3時45分首次試車運轉成功,氣流品質良好,較原計畫提前一年多完成。隨即,進行首批殲擊機模型試驗。這是當時國內最大、唯一能進行飛行器型號實驗的風洞,直至1976年它仍是中國航空部門的主力風洞,它為發展中國航空事業立下了汗馬功勞。
高超聲速流動是一種極為複雜的流動現象。對它開展科學研究,絕對離不開相應的實驗設備。考慮到理科科研的特點和高校人力、財力有限等情況,周光坰毅然決定放棄籌建中型超聲速風洞的計畫,轉而改建小型超聲速風洞以供教學之用;對於科研設備則與孫天風教授多次討論之後,決定自行研製大型激波風洞。這是一件極具挑戰性的工作,因為它是一座高壓強度與高真空度實驗設備,建成後又將是中國獨一無二的。在設計資料與經驗極度缺乏的情況下,周光坰與同事們深入調查研究,廣泛開展討論分析,制訂出總體方案,確定試驗段直徑為60cm、馬赫數為5~15。經過5年的不懈努力,克服設計與加工中的重重困難,如液壓夾膜的結構形式,高壓段的密封和洞體各段的連線方式等,終於在1968年完成。隨之,因國防部門急需,遂將它調撥至中國空氣動力研究和發展中心。這一設備的研製成功,為中國航天事業的發展做出了重要貢獻。
主要論著
1 周光坰.二同軸心圓管間管壁具有微量吸吮或吹注的層流流動.北京大學學報,1958.395~404.
2 周光坰,丁藹麗.計算不可壓縮流體中大沖角小展弦比矩形平板機翼空氣動力性能的一個簡單方法.中國造船,1964,(4):1~6.
3 周光坰,張有敬.關於多相流體力學.力學與實踐,1979,(2):12 ~17.
4 周光坰,蔡樹棠,魏中磊,謝象春.湍流研究最近半世紀的一些發展.力學進展,1980,(1):16~36.
5 周光坰.多相流動力學的發展現狀及其展望(提綱).力學與實踐,1989,(2):37~40.
6 周光坰,嚴宗毅,許世雄,章克本.流體力學(上、下冊).北京:高等教育出版社,1992~1993.
7 周光坰.數學、力學和工程科學基礎專業英語選讀.北京:北京大學出版社,1997.