中国青年教师攻克世界流体力学难题

流体运动学(流体力学的重要分支)，一直停留在概念上。瑞士数学家、物理学家欧拉(Euler)和法国数学家、物理学家拉格朗日(Lagrange)的研究，被后世称为流体运动学的欧氏描述和拉氏描述。遗憾的是，这两种描述无法给出流体质点位置与时刻之间的显函数关系，即无法追踪流体质点。正如闻名遐迩的当代国际流体力学大师，剑桥大学Batchelor教授，在其教科书《An Introduction to Fluid Dynamics(流体力学导论)》中所言，“it leads to rather cumbersome analysis(追踪流体质点会带来相当麻烦的数学分析困难)…”。

绝大多数工科专业都将流体力学作为基础科目，都晓得追踪流体质点在数学上实现不了，也习惯和接受了这个现实。唯独重庆科技学院青年实验教师齐成伟没有“听教科书的话”，“挥霍”5年青春，另辟蹊径，自学高度抽象的数学理论，破解了这个古老而基础的理论难题。

齐成伟的研究是基础性的，又是非常重要的。其突破填补了流体力学的基础理论空白，完善了流体力学(含渗流力学)教科书。中国石油大学(华东)渗流力学领军人姚军教授，已经欣然同意将齐成伟的理论搬进课堂。从此，数千米地下看不见摸不着的油水界面的移动变形特征可被准确描绘。其因指导油田生产而带来的经济价值不可估量。

欧拉和拉格朗日两位大师都束手无策，齐成伟是怎么做到的呢?

流线的屈曲，导致了巨大的解析困难。而如果放弃笛卡尔坐标系(即直线正交坐标系)，引入流动与生俱来的势流坐标系(即等势线和流线形成的曲线正交坐标系)，顺应自然，则困难迎刃而解。曲线坐标系内做微积分被称为张量分析，是一门极度艰深晦涩的数学，国内教科书屈指可数。经过反复的艰难尝试，熬过上千个虫鸣深夜，齐成伟终于在势流坐标系内获得了平稳场运动学通式。运用该通式，仅需简单的“求逆函数，求导函数，求积分”三步操作，便可轻松导出流体质点位置与时刻之间的显函数关系，继而绘得流体流动动态图像。