职称:副教授

电话:010-62788674

E-mail address:lqb@tsinghua.edu.cn

个人简介

1973年生于四川大竹,流体力学博士,副教授。长期致力于湍流、跨流域、跨介质流动新型计算流体力学方法流动机理数值模拟研究。主持和承担国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题及其他项目多项。主讲研究生专业基础课《计算流体力学》和《粘性流体力学》,与他人合讲本科专业基础课《空天工程计算》。

欢迎有志于复杂流动数值模拟方法及流动机理研究的博士后、博士/硕士研究生和本科生加入课题组。

联系方式:

通讯地址:清华大学航天航空学院,北京100084

办公室:清华大学蒙民伟科技大楼北楼N725

电话:010-62788674

传真:010-62796711

Email:lqb@tsinghua.edu.cn

教育背景

1992.9-1997.7:清华大学工程力学系工程力学专业工学学士

1997.9-2002.7:清华大学工程力学系流体力学专业工学博士

工作履历

2002.9-2004.11:清华大学工程力学系博士后

2004.11-2008.12:清华大学航天航空学院助理研究员

2008.12-至今:清华大学航天航空学院副教授

访问职位:

2003.1-2003.4:香港科技大学土木工程系研究助理

2003.10-2004.1:香港科技大学数学系研究副理

2007.12-2008.3;2010.9-2011.1:香港科技大学数学系访问学者

学术兼职

2007-至今:北京计算流体力学讨论会(BWCFD)编委

2010-2021:中国空气动力学会计算空气动力学专业委员会委员

2011-2020:中国力学学会计算力学专业委员会委员

2023-至今:北京热物理与能源工程学会理事

2014-至今:美国航空航天学会(AIAA)高级会员

2023-至今:International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing 编委

研究领域

计算流体力学、湍流、高超声速流动、稀薄气体流动、多介质流动

研究概况

长期致力于先进计算流体力学(CFD)方法,特别是气体动理学方法(GKS)及湍流、跨流域、跨介质关键流动问题研究。与传统直接基于宏观输运方程的CFD方法不同,气体动理学方法是一种基于介观气体动理论的新型CFD方法,最早由香港科技大学的徐昆教授提出。由于其更为丰富的物理内涵,已在多种流体力学领域,特别是高马赫数和非平衡流动中显示出优异的性能。对多尺度(跨流域)流动问题,可以直接在离散空间建立动理学数值模型,利用其跨尺度演化解构造出新型的高效CFD方法,能够实现不同尺度上模型的连续过渡,即基于网格尺度的模型自适应。

已有研究包括:

1)建立了分块结构/非结构网格上多种气体动理学格式,发展了相应的高阶紧致重构、高效并行、隐式和时空网格自适应技术,时空精度涵盖二阶到四阶,适用于从近不可压到高超声速、定常及非定常流动,兼具高精度、高效率与强稳健性。

2)改进了适合宽速域、跨流域定常及非定常流动的高效统一气体动理学方法,发展了三维速度空间网格自适应技术,建立了多核及众核计算架构上物理空间和速度空间同时并行的大规模高效并行算法,在‘天河2A’上2500-20000核并行计算(网格550亿)时能达到线性加速比;在‘太湖之光’上(1主核+64从核)可以获得超过30倍的加速比,最大计算网格规模超过2.9万亿。

3)建立了适合高速跨介质流动的气体动理学格式,发展了刚性气体动理学通量求解器和相应的时空网格自适应方法,在包含强激波和大密度比物质界面的典型跨介质流动中显示了高分辨率、高效率和强稳健性。

4)开展了基于气体动理论的湍流数值模拟研究。建立了基于气体动理论的湍流多尺度模拟方法,能随网格尺度和当地湍流特征进行不同流动尺度湍流模型的自适应转换,在粗网格上能获得大尺度平均流场,在细网格上能获得更多的流动细节,已在多种典型湍流模拟中展示了高精度和高效率。

5)开展了多种复杂流动问题的数值模拟研究,涉及到浅水流动、高超声速飞行器气动力/气动热环境预测、激波驱动界面流动以及水下高温燃气喷流等多介质流动问题。

正在开展的研究包括:

1)跨流域、宽速域流动新型高精度、高效CFD方法;

2)可压缩湍流/转捩的多尺度模拟方法及流动机理;

3)高速跨介质流动高效数值方法及流动机理。

学术成果

[1] C. Zhang, Q.B. Li, Z.J. Wang, J. Li, S. Fu, A two-stage fourth-order gas-kinetic CPR method for the Navier-Stokes equations on triangular meshes. J. Comput. Phys., 451:110830 (2022)

[2] C. Zhang, Q.B. Li, P. Song, J. Li, Two-stage fourth-order gas kinetic solver-based subcell finite volume method on hexahedral meshes for compressible flows. Phys. Fluids, 34:086110 (2022)

[3] C. Zhang, Q.B. Li, A third-order subcell finite volume gas-kinetic scheme for the Euler and Navier-Stokes equations on triangular meshes. J. Comput. Phys., 436:110245 (2021)

[4] C. Zhang, Q.B. Li, P. Song, J. Li, Two-stage fourth-order gas kinetic solver-based compact subcell finite volume method for compressible flows on triangular meshes. Phys. Fluids, 33:126108 (2021)

[5] Q.B. Li, An improved gas-kinetic scheme for multimaterial flows. Commun. Comput. Phys., 27(1):145-166 (2020)

[6] 闫博文, 李启兵, 李欣竹, 黄世璋, 王维荣, 符松. 激波-波纹壁反射中滑移线失稳现象的数值研究. 中国科学:物理 力学 天文学, 50:104709 (2020)

[7] Q.B. Li, A gas-kinetic Riemann solver for stiffened gas interface and its application in multimaterial flows. Commun. Comput. Phys., 25, 416-447 (2019)

[8] S. Tan, Q.B. Li, Z.X. Xiao, S. Fu, Gas kinetic scheme for turbulence simulation. Aerosp. Sci. Technol., 78, 214-227 (2018)

[9] C. Zhang, Q.B. Li, S. Fu, Z.J. Wang, A third-order gas-kinetic CPR method for the Euler and Navier–Stokes equations on triangular meshes. J. Comput. Phys., 363, 329-353 (2018)

[10] S.Y. Li, Q.B. Li, S. Fu, K. Xu, A unified gas-kinetic scheme for axisymmetric flow in all Knudsen number regimes. J. Comput. Phys., 366, 144-169 (2018)

[11] S.Y. Li, Q.B. Li, Thermal non-equilibrium effect of small-scale structures in compressible turbulence. Mod. Phys. Lett. B, 32, 1840013 (2018)

[12] 李诗一, 张潮, 谭爽, 李启兵,符松, 气体动理学格式及其在再入问题中的应用. 空气动力学学报, 36(5), 885-890 (2018)

[13] S. Tan, Q.B. Li, Time-implicit gas-kinetic scheme. Comput. Fluids, 144, 44-59 (2017)

[14] S. Tan, Q.B. Li, A high-resolution gas-kinetic scheme with minimized dispersion and controllable dissipation reconstruction. Sci. China-Phys. Mech. Astron., 60(11), 114713 (2017)

[15] Z. Wang, H. Yan, Q.B. Li, K. Xu, Unified gas-kinetic scheme for diatomic molecular flow with translational, rotational, and vibrational modes, J. Comput. Phys., 350:237-259 (2017)

[16] 谭爽, 李诗一, 李启兵, 符松, 气体动理学格式与多尺度流动模拟. 计算力学学报, 34(1), 88-94 (2017).

[17] 徐昆、李启兵、黎作武,离散空间直接建模的计算流体力学方法,中国科学:物理学 力学 天文学,44(5):519-530(2014)

[18] 李启兵、符松,高精度气体动理学格式与湍流模拟,中国科学:物理学 力学 天文学,44(3):278-284(2014)

[19] 李启兵、徐昆,气体动理学格式研究进展,力学进展,42(5):522-537 (2012)

[20] J.Q. Li, Q.B. Li, K. Xu, Comparison of the generalized Riemann solver and the gas-kinetic scheme for inviscid compressible flow simulations, J. Comput. Phys., 230:5080-5099 (2011)

[21] Q.B. Li, S. Fu, A gas-kinetic BGK scheme for gas-water flow, Comput. Math. Appl., 61:3639-3652 (2011)

[22] Q.B. Li, K. Xu, S. Fu, A high-order gas-kinetic Navier-Stokes flow solver, J. Comput. Phys., 229:6715-6731 (2010)

[23] S.X. Feng, Q.B. Li, S. Fu, On the orbital motion of a rotating inner cylinder in annular flow. Int. J. Numer. Meth. Fluids, 54:155-173 (2007)

[24] Q.B. Li, S. Fu, On the multidimensional gas-kinetic BGK scheme, J. Comput. Phys., 220:532-548 (2006)

[25] Q.B. Li, S. Fu, Applications of implicit BGK scheme in near-continuum flow, Int. J. Comput. Fluid Dyn., 20(6):453-461 (2006)

[26] S. Fu, Q.B. Li, Numerical simulation of compressible mixing layers, Int. J. Heat Fluid Flow, 27:895-901 (2006)

[27] M.S. Ghidaoui, A.A. Kolyshkin, J.H. Liang, F.C. Chan, Q.B. Li, K. Xu, Linear and nonlinear analysis of shallow wakes. J. Fluid Mech., 548:309-340 (2006)

[28] Q.B. Li, S. Fu, K. Xu, Application of gas-kinetic scheme with kinetic boundary conditions in hypersonic flow, AIAA J., 43(10):2170-2176 (2005)

[29] Q.B. Li, S. Fu, K. Xu, A compressible Navier-Stokes flow solver with scalar transport, J. Comput. Phys., 204:692-714 (2005)

[30] Q.B. Li, S. Fu, Numerical simulation of high-speed planar mixing layer. Compu. Fluids, 32:1357-1377 (2003)

[31] Q.B. Li, H.X. Chen, S. Fu, Large-scale vortices in high-speed mixing layers. Phys. Fluids, 15:3240-3243 (2003)

[32] S. Fu, Q.B. Li, M.H. Wang, Depicting vortex stretching and vortex relaxing mechanisms. Chin. Phys. Lett., 20(12):2195-2198 (2003)

人才培养

已毕业博士生3名,硕士生4名。