纳秒脉冲表面介质阻挡放电等离子体在高速、高雷诺数下的流动控制领域具有非常大的潜力。文章对纳秒脉冲等离子体流动控制发展的起源、现状和趋势进行了综述。分别从实验研究和数值模拟两方面进行，主要以气动激励机理探索、现象研究以及流动控制机理为主线进行相关文献的总结归纳。目前，纳秒脉冲等离子体研究的关键科学问题集中在电场激励-气动诱导过程的机理探索与流动控制应用机理研究两方面，研究的难点在于涉及多时间尺度、多物理场耦合。注重解决多时间尺度、多物理场耦合问题的数值模拟算法、实验技术将成为解决上述科学问题的关键突破点。关键科学问题的解决有利于为激励器及控制系统的设计提供优化准则。

针对多相复杂流体系统模拟研究，简要介绍从格子气模型到离散玻尔兹曼方法的发展历程。从统计物理学基本原理出发，通过粗粒化建模思路，给出玻尔兹曼方程；分析Chapman-Enskog多尺度展开方法所蕴含的测量逐步细化的物理图像，给出离散玻尔兹曼建模的基本原则和主要步骤。简要介绍离散玻尔兹曼在相分离、燃烧、流体不稳定性等系统中的应用。对于多相复杂流体系统的动理学建模，技术关键是分子间作用力和化学反应贡献的引入。不同颜色的示踪粒子的引入，使得在单流体理论框架下即可实现混合过程中物质粒子来源的确定；示踪粒子在其速度相空间的分布所形成的结构蕴含丰富的流场信息，为复杂流场研究张开一个全新的视角。在多介质情形，离散玻尔兹曼建模与动理学宏观建模的对应关系是一对多。随着系统非平衡程度加深，相对于动理学宏观建模与模拟思路，离散玻尔兹曼建模与模拟的复杂度上升速度较慢。作为系统行为粗粒化描述的一种物理模型构建方法，离散玻尔兹曼根据研究需求，选取一个视角，研究系统的一组动理学性质，因而要求描述这组性质的动理学矩在模型简化过程中保值；是动理学直接建模方法的一种，为连续介质建模失效或物理功能不足、而分子动力学方法因适用尺度受限而无能为力的介尺度情形提供了一条方便、有效的研究途径。

应用具有拉格朗日性质的运动单帧长曝光（MSFLE）图像测量方法，对矩形管内湍流边界层涡结构合并现象开展了实验研究。研究了雷诺数Re_θ在97到194之间管道湍流边界层流向-法向平面内涡合并现象。在实验中，测量系统以与涡运动速度相近的速度匀速移动，采用连续长曝光记录示踪粒子运动轨迹，以捕捉涡随时空的演变过程，骨架提取图像处理算法获得示踪粒子速度，并应用Liutex物理量表征涡的旋转强度。研究表明：MSFLE方法测量装置简单，对实验条件要求低，可从拉格朗日视角直观测量湍流边界层涡结构及周围流场的时空演变过程，MSFLE图像测量方法与Liutex涡识别算法结合可以很好地应用于湍流边界层涡结构的可视化与量化。矩形管内湍流边界层涡合并的条件是两个涡相邻、强度和尺寸基本相同且为同向旋转涡，合并中两个涡的强度呈反向变化，合并生成的新涡的强度和尺寸基本为初始合并时两个涡之和，且旋转方向与两个涡同向。

作者的研究团队近几年在可压缩湍流的多尺度性质方面开展了系统的研究工作。通过多过程分解，研究了可压缩湍流中的速度和热力学量的剪切部分、胀压部分、伪声模态、声模态、熵模态的多尺度性质，并总结了各类可压缩条件下的速度和热力学量的谱的标度律。通过滤波方法，研究了动能和热力学量的多尺度传输现象，并重点分析了可压缩性对动能胀压部分的多尺度传输的影响。在可压缩均匀剪切湍流中，可压缩效应更加明显，可压缩湍动能和耗散率等物理量的马赫数标度率与各向同性湍流类似，但胀压分量所占比重更大，并且变形速度张量特征值的概率密度函数和流动拓扑结构的比例分布等统计量随马赫数的变化也更加明显。对于振动非平衡可压缩各向同性湍流，平动-转动内能模式和振动内能模式间的弛豫效应导致密度梯度与振动温度梯度方向的偏离，从而弱化了流场中压缩和膨胀运动对振动弛豫率的影响。化学反应放热会显著增加流场的压缩与膨胀运动，导致速度胀压分量和热力学量的能谱在所有尺度均增大，湍动能和耗散率的标度律表现出马赫数无关性。

CFD（computational fluid dynamics）在航空航天中的应用发展迅速、成效斐然，成为飞行器研制和空气动力学研究的重要手段。但另一方面，CFD在物理模型和计算方法等核心理论上的进步却显得步履蹒跚。为此，本文聚焦CFD在航空航天中的应用，从湍流模型、转捩模型、通量求解方法以及高阶格式等CFD关键问题评述其发展现状及面临的挑战。在湍流模型中，重点论述了常用的线性涡黏性模型的现状和特性，尤其是其不足，对比分析了更复杂的雷诺应力模型。在转捩模型中，主要包括低雷诺数湍流模型、间歇因子转捩模型和层流动能转捩模型等，重点介绍了各类模型的发展历程、构造方式和适用范围。在通量求解方法中，重点关注迎风通量格式，论述其在解决激波异常、overheating、全速域模拟、多维流动等问题方面的发展现状。在高阶格式中，主要关注WENO和DG等格式，论述其在计算精度、时间求解、激波捕捉、计算效率等性能方面的现状和问题。最后针对上述方向给出了简要总结和未来发展的建议等。

在如何发展力学上，20世纪80年代在我国曾经有过一次争论。一种观点认为力学是基础科学，因此就应该按基础科学的路子去发展。也就是说，要强调科学上的创新而不宜强调面向应用。另一种观点则认为力学应该按技术科学的路子发展，即面向技术发展的需求而发展相关的力学。

一百多年前，恩格斯曾经说过，“社会上一旦有技术上的需要，则这种需要会比十所大学更能把科学推向前进”。看来恩格斯的观点是接近于后一种看法的。而20世纪以来力学学科的发展似能证实恩格斯的论断是对的。

但力学的具体发展，是通过一个个人的工作而实现的。为了说明就个人来说，如何做才能做出有创新性的工作，我愿以自己的经历加以说明。我的科研之路大体上可以分为五个阶段。