中國青年教師攻克世界流體力學難題

流體運動學(流體力學的重要分支)，一直停留在概念上。瑞士數學家、物理學家歐拉(Euler)和法國數學家、物理學家拉格朗日(Lagrange)的研究，被後世稱為流體運動學的歐氏描述和拉氏描述。遺憾的是，這兩種描述無法給出流體質點位置與時刻之間的顯函數關係，即無法追蹤流體質點。正如聞名遐邇的當代國際流體力學大師，劍橋大學Batchelor教授，在其教科書《An Introduction to Fluid Dynamics(流體力學導論)》中所言，“it leads to rather cumbersome analysis(追蹤流體質點會帶來相當麻煩的數學分析困難)…”。

絕大多數工科專業都將流體力學作為基礎科目，都曉得追蹤流體質點在數學上實現不了，也習慣和接受了這個現實。唯獨重慶科技學院青年實驗教師齊成偉沒有“聽教科書的話”，“揮霍”5年青春，另闢蹊徑，自學高度抽象的數學理論，破解了這個古老而基礎的理論難題。

齊成偉的研究是基礎性的，又是非常重要的。其突破填補了流體力學的基礎理論空白，完善了流體力學(含滲流力學)教科書。中國石油大學(華東)滲流力學領軍人姚軍教授，已經欣然同意將齊成偉的理論搬進課堂。從此，數千米地下看不見摸不着的油水界面的移動變形特徵可被準確描繪。其因指導油田生產而帶來的經濟價值不可估量。

歐拉和拉格朗日兩位大師都束手無策，齊成偉是怎麼做到的呢?

流線的屈曲，導致了巨大的解析困難。而如果放棄笛卡爾座標系(即直線正交座標系)，引入流動與生俱來的勢流座標系(即等勢線和流線形成的曲線正交座標系)，順應自然，則困難迎刃而解。曲線座標系內做微積分被稱為張量分析，是一門極度艱深晦澀的數學，國內教科書屈指可數。經過反覆的艱難嘗試，熬過上千個蟲鳴深夜，齊成偉終於在勢流座標系內獲得了平穩場運動學通式。運用該通式，僅需簡單的“求逆函數，求導函數，求積分”三步操作，便可輕鬆導出流體質點位置與時刻之間的顯函數關係，繼而繪得流體流動動態圖像。