与气泡“共舞”！这位哈工程教授瞄准“童子功”，做硬核科研！

 “研究真问题、做真科研、磨硬功夫、出真贡献，把最美丽的论文写在中华大地上。”

这是2022年度全国“五一劳动奖章”获得者、哈工程船舶学院姚熊亮教授的初心和信念。30余年来，他始终瞄准跨气、水复杂动力学基础理论问题“咬定青山不放松”努力深耕，目前在这一领域的研究已经达到国内领先水平，为我国船海与航天事业的发展做出了杰出贡献。

“酒香不怕巷子深”  练就跨界合作真功夫

有专家曾评价，“中国水动力学的最高水平在哈船院。”经过哈军工、哈船院再到哈工程数十年的学术积淀，学校在水动力学方面实力雄厚。姚熊亮自觉传承水动力大师戴遗山教授的势流理论和他的导师、高等结构动力学严师李维扬教授的相关理论成果，把学校自哈军工以来在流体力学、结构力学方面取得的研究成果进行了梳理和总结，用心酿造基础理论结合工程应用的香醇之酒，撰写的专著《舰船结构振动冲击与噪声》得到了跨行业专家的关注。

2006年，航天一院的几位专家通过《舰船结构振动冲击与噪声》这本书联系上姚熊亮，并专程从北京来到哈工程船舶学院，希望能把书中提到的流固耦合问题应用于航天领域的跨介质动力学上，解决航天工程的关键技术难题。

航天一院与哈工程船舶学院，一个“上天”，一个“下海”，一本已经出版了5、6年的专著将似乎“风马牛不相及”的两者牵到了一起。“不是我有多大能耐，而是学校船舶与海洋结构制造学科几十年来积淀深厚的基础研究硬功夫打破了行业界限。”姚熊亮教授深有感触地说。

其后，姚熊亮受邀来到航天一院，与对方包括3位航天总师在内的济济一堂的航天专家和工程技术人员进行了充分的交流。“我们从流固耦合最基本的概念谈起，一直谈到船舶的水动力学和流固耦合特性到附加质量这些专业学术问题。”姚熊亮现场推导了满黑板的公式，并逐项解释公式的物理含义，双方延续至今10余年的合作由此开启。

“航天一院的总师们能着眼于基础理论问题，跨界解决航天领域的复杂问题，这给我很大的震动和影响。”姚熊亮深刻地体会到工科研究发展的基础和创新的源头是基础研究，这包括物理、数学、化学、材料、控制等多学科综合。

“我们要清醒地认识到现在国家亟待破解的核心关键问题成堆啊。”姚熊亮说：“要真正解决核心技术难题，真正创新，就应该踏踏实实从基础研究入手，遇到问题就去外国的文章里找公式的时代已经过去。船舶海洋工程专业，离不开扎实的数理基础，离开基础，寸步难行。”

从基础研究迈向关键技术的突破，姚熊亮教授团队与航天一院等部门合作越走越深，越来越实，在国家相关部门和学校的大力支持下，历经10年的不懈努力，在姚熊亮教授身体力行的奔走推动下，一个专门研究气泡动力学的实验室已经竣工，多方强强联合，成立了复杂系统动力学技术创新中心，为更紧密地服务国家战略需求，开启了崭新的篇章。

苦练“童子功” 做硬核科研

“给学生猎枪还是猎物？给学生一条鱼还是渔网？这是一个分水岭。”姚熊亮注重汲取学校老一辈教师的育人理念与治学精神，他认为，基础与专业是两个相伴随着螺旋上升的关系，“基础强了，专业学术才能强，教师的基础理论功底扎实，才能做到‘授人以渔’。” 

“哈船院的很多老教授都有一身过硬的‘童子功’，并且把这个真本领、硬功夫言传身教传给了学生。” 姚熊亮回忆，“当年李维扬教授给我们讲高等结构动力学课，会在课堂上认真讲解偏微分方程、莫里森公式等基础、源头的理论，不但把公式的物理和力学概念讲清楚，还一步一步地推导给学生看。”

“戴遗山教授的势流理论课也常常在前一节课安排好学生下一节课到黑板上推导公式，推不下去就会被‘挂’在讲台上，戴老师就现场教学生推导，学生看会了再继续推，直到能推导出来为止。”

推导公式的严格训练让姚熊亮受益终身，在解决一些工程技术难题时，他常常回归基础理论，回归到最基本的物理、数学的思维，身体力行地带着学生和青年教师一起推导公式，他办公室的纸篓里每天都要处理掉大量演算的草纸。

 “帮助学生建立科学的知识体系是老师责无旁贷的责任，绝不能把深奥的知识讲得浅薄。”姚熊亮说，无论教学中加入了多么生动、直观的动画、PPT等教学辅助形式，传统的教师在黑板上推导公式的基本功绝不可废，因为对公式细致的推导和来龙去脉的讲解，有助于使学生建构科学的思维方式，练就过硬的“童子功”，为深入地探索、解决核心关键问题打下坚实的基础。

 “高校教师做科研的目标最终还是要回归到育人，回归到立德树人根本任务。要时刻记住你的第一身份是教师。”姚熊亮认为高校教师既要为推动社会发展贡献智慧输出，也要为学校良好的学科生态环境服务，“及时把最鲜活、最前沿的科研成果动态及时引进课堂，转化为拔尖创新人才培养的养料。”

“哈船院时期，杨彦声教授带领设计团队研制了囯内首个双工型潜器。海试成功后，回到学校，团队第一时间就给学生开了科研宣讲会，并在课堂上再深入地给学生讲，及时把最先进的科研成果融入课堂教学。”

“国家、学科、学生是高校教师做科研的‘三大关键词’，而真正能让高校科研焕发出奇光异彩的关键是基础研究。” 姚熊亮教授认为，高校一定要立足学科的历史积淀这一学科硬核做前瞻性、创新性的基础研究。“一穷二白的年代，为了弯道超车，可以搞集成创新，而如今时代，是要开始较劲、要‘登科研珠穆朗玛峰’了，就必须安坐基础研究的冷板凳，下苦功夫打造学科的硬核。”

姚熊亮办公桌上始终放着一本已经泛黄的书，是学院老教授许维德编写的《流体力学》。“这本书来源于许老师60年代编的讲义、70年代形成的油印稿，80年代出书，80年代末再版，但是今天读起来依然朗朗上口，依旧不过时、常看常新。”

“我们现在取得的成绩，都是来源于学科的深厚根基，我编写的《舰船结构振动冲击与噪声》的知识基础，追根溯源是学科的历史沿革。历史是今天建设和明天发展的基石，没有过去就没有今天学科的硬核。”姚熊亮教授认为学科不是无源之水、无本之末，学科硬核的形成是经历几代人“咬定青山不放松”的传承积累，要在历史的基础上发扬光大，才会形成现在和未来发展的真正硬核。

与气泡“共舞” 向知识前沿进军

“水中有很多气泡，要不水中的鱼何以为生呢？就是靠这些气泡提供的氧。”“研究水就离不开气泡，研究气泡也离不开水，他们是普遍存在的共生态。”

姚熊亮介绍，早在70年代，国内就有学者发现了水中爆炸产生的气泡对船体来说是一个不容忽视的毁伤源，中国工程院院士吴有生认为气泡在水下的脉动，会引起船像鞭子、扁担一样的晃动，并把水下气泡对船体结构产成的低频毁伤效应叫做鞭状运动。

姚熊亮在90年代末的一次行业学术会议上了解并参与了专家学者们对气泡引起的载荷问题的研讨，由此开启了10余年关于水下气泡问题的研究。

研究几乎是从零开始，姚熊亮带领学生张阿漫一起从气泡边界元问题开展深入研究。当时没有实验条件，他们只能从理论数值开始入手，揭示气泡运动的一些基本规律。近年来，随着海洋强国战略的提出和研究的深入，姚熊亮团队关于气泡动力学的研究成果拓展到跨介质复杂动力学领域。

 “原来船的航行速度不高，气泡的影响不突出，随着工程技术的发展，水中高速航行体在高速出水、入水时，气泡的威力就越来越凸显了。”在深入思考基础理论的同时，姚熊亮脑子中始终装着工程问题，没有现成的公式可用，不想放弃就要自己想办法，回到书本学习，日积月累总会有灵感眷顾的时刻到来，“把复杂的方程推导出简单、能够指导工程实践的公式”。

“我最近正在开展的两个很有意思的研究，一个是气泡等温过程运动稳定性分析，一个是气泡绝热过程收缩稳定性分析。”在推导演算过程中，姚熊亮发现，只要外界水中的压力降低到某一个临界值，气泡的非稳定运动就有可能激发出混沌现象，导致气泡运动具有不确定性特征。

姚熊亮带领团队不断拓展研究的疆域，“我的一位博士生创造性地提出了一套研究气泡空化运动的方法，对气泡在自由界面上的运动状态进行深入研究，研究领域触及到基础自然科学方向。”

“100多年前的相似理论，已经不适用当前要研究的非线性非平稳问题，我们正在考虑用新的研究方法代替它，涉及到符号动力学以及复杂性方面的理论，在基础研究的面上走得越来越宽。”姚熊亮教授表示，从技术的一点上深入基础问题，但是越深入就会发现涉及的基础问题越多，“知识是无穷无尽的，要‘活到老学到老’。”

“时间不够用”是姚熊亮教授始终挂在嘴上的话，“要坐不止十年冷板凳，才能在基础科学王国里有所感悟，年轻老师一定要尽早瞄准基础问题下功夫。”是姚熊亮教授对年轻教师也是对青年学子的殷切期盼。

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    哈尔滨工程大学    

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撰文 | 霍萍

摄影 | 王一勇

排版 | 雒婧璠

责编 | 霍萍

审核 | 吕冬诗 金声