周恒,祖籍福建浦城,1929年11月20日出生于上海市,1950年8月毕业于北洋大学(天津大学前身)水利系,博士生导师,中国著名流体力学专家、教育家,中国科学院院士,享受国家特殊津贴专家,中国人民政治协商会议第八、第九届全国委员会委员,中国民主同盟盟员,天津大学机械学院名誉院长。
周恒1950年9月开始在北洋大学任教,1951年加入中国民主同盟,1955年任天津大学讲师,1979年9月晋升为天津大学教授,1983年至1993年任天津大学力学系主任;1984年至1986年任天津大学研究生院副院长;1986年任天津大学研究生院院长;1993年当选为中国科学院学部委员(院士)。2025年8月1日8时54分,周恒因病医治无效在天津市逝世,享年96岁。
周恒长期致力于流体力学、应用数学等领域的研究与教学,在流体力学稳定性理论、湍流研究等领域,取得了一系列开创性成果。他主持完成国家自然科学基金重大项目“湍流的基础研究”等多项国家级科研项目,发表论文40余篇,出版《流动稳定性的弱非线性理论》等专著多部。1978年,他被评为天津市先进科技工作者;1984年被人事部授予“有突出贡献的中青年专家”的称号;1985年获国家教委科技进步一等奖;1986年获国家教委科技进步一等奖;1987年获国家自然科学二等奖。1990年被国家教委和科委联合授予“全国高等学校先进科技工作者”的称号。
人物生平
早年经历
周恒祖籍福建浦城,1929年11月20日出生于上海市。他的童年和少年是在颠沛流离中度过的,1937年日本侵略军进犯上海,周恒父亲率全家迁往南昌市,后迁赣州市、衡阳市、桂林市、贵阳及重庆市等地。周恒的父亲曾任中学教员,对子女的教育非常重视,每迁到一个新地方都力求为子女找好的学校,这对他和两个姐姐的一生都有深远影响。
1945年抗日战争胜利后,周恒转入重庆南开中学高二班。1946年夏,刚读完高二的周恒,在自学了一部分高三课程后,到上海试着投考大学,没学过物理,他就在考试中学习,经历了三次失败后,他同时考上了同济大学和北洋大学(天津大学的前身),他最终选择了北洋大学。受姐姐影响,初入大学,周恒选的是化工系。但进校后他经常听到水利界校友的报告,便又对水利产生了兴趣。一年后,他申请转入水利系,并在1950年8月以全班第一名的成绩从水利系毕业,留校任水利系助教。
工作经历
1952年,周恒被调到力学教研室工作。力学,是一门内容广泛的学科,对在大学只学了三四门力学课程的周恒来说是一个新的领域。他利用业余时间,按苏联数学力学系的计划,自学了大部分课程,为以后的科学研究工作奠定了基础。1980年,周恒担任天津大学应用力学教研室副主任,1983年升任力学系主任,被国务院学位委员会评定为博士生导师。1984年,他被任命为天津大学研究生院副院长,1986年任院长。1993年,周恒被评为中国科学院院士。
学术经历
1955年下半年,周恒晋升为讲师。到北京听了一个学期(每周一次)钱学森所作关于“控制论”的讲座后,便对控制论产生了兴趣。他的第一篇论文“关于利用继电式元件改进控制系统的一个问题”发表在《力学学报》上。1957年初,中国力学学会在北京成立,同时召开了第一届全国力学大会,周恒在会上报告了他的成果。周恒的科研成就得到了老一辈科学家的关注。经钱学森同意,周恒每周3天到中国科学院自动化研究所,在钱学森亲自指导下从事科学研究工作。可惜只去了3个月左右,就因“反右”斗争,自动化所业务无法正常进行而中止。此后,由于政治运动的不断,被迫停止了这方面的研究。
1961年下半年,中国经济形势逐渐好转,学校的科研工作也逐渐恢复,周恒也不例外。当时离苏联发射第一颗人造卫星刚过去不久,国外有不少文章讨论发射卫星的最优控制。周恒也做了一点研究,写了一篇论文,在1962年召开的中国第一届一般力学大会上作了报告。当时钱学森也参加了会议,并明确指出不赞成他继续做这类工作。当时周恒并不理解其原因,但出于对钱学森的敬仰,他决定听从钱学森的意见,不再在这个方向上做工作。
1962年,周恒选择了流动稳定性这一课题。鉴于当时线性理论已基本完成,但还缺少数学上严格的根据,因此,周恒研究并解决了Orr-Sommerfeld方程这一非自伴随方程的特征值问题及展开定理论,证明了展开式是一致并绝对收敛的,又推广了Liapounoff方法,使之能用于连续介质力学。并用它证明了条件稳定性定理,为线性化理论提供了严格的理论根据。
1972年至1978年,周恒参与并实际领导了原六机部411厂二自由度气体动压轴承液浮陀螺仪的研制。当时,信息闭塞,设备落后,实验手段陈旧。在这种情况下,国内有4个单位从事类似的研制,但都遇到转子马达转动时陀螺仪整体自激振荡的难题。周恒从理论上分析了这一问题,认为这是由气体轴承的动力特性引起的。经过了理论分析及实际计算,提出了正确的轴承结构及参数,在理论和实践上解决了这一难题。其理论成果除在《力学学报》及国际会议上刊登或发表外,已写入与人合作的专著《气体动压轴承的原理及计算》一书中。周恒还与411厂技术人员和工人合作,大胆提出了新颖的结构设计,采用了当时最先进的材料,制成了能运行的陀螺仪样机。
1978年后,周恒回到基础科学系,又将主要精力转入流动稳定性的研究工作。1979年9月,周恒被破格晋升为教授。1981年,周恒以访问学者身份到帝国理工学院进行为期7个月的访问。在那里,他仅用5个月的时间,就完成了论文《亚临界情况下平面泊肃叶(Poiseuille)流动稳定性的非线性理论》,从而克服了已流行20年的弱非线性理论对线性化问题非中性情况时不好用的困难(在实际问题中都要遇到线性化为非中性的情况)。他提出了一种新方法,利用这一方法推广了在层流到湍流转捩问题中起重要作用的共振三波概念,使得过去虽有概念,但无法具体计算的共振三波演化得以计算,指出了过去认为平面 Poiseuille 流中不能应用共振三波概念的说法是不正确的,并与同事合作,利用平面Poiseuille流为例,通过实际算例,指出另一重要理论“二次失稳理论和共振理论有可能统一起来”。以上几项成果,曾获1985年国家教委科技进步一等奖和1987年国家自然科学二等奖。
20世纪90年代初期,周恒在将斯图亚特教授提出的“弱非线性理论”用以解决实际问题时,发现斯图亚特的理论体系存在着根本性的缺陷,无法得到与实验相符的结果。他经过深入研究后,提出带有根本性的改进意见,从而基本上纠正了理论上的缺陷。1991年起,他与一日本学者通信合作以将理论结果与数值模拟结果进行比较的方法考验并改进其理论。1992年,他应日本原子能研究院邀请访问日本时,又进行了大量比较,结果证实了新理论的正确性,也证实了原理论在收敛性上的重大弱点及新理论在这方面的优点,并于1993年访美时在4所大学做了这方面的报告。1999年12月,周恒参加了第八届亚洲流体力学会议并作报告。
进入21世纪,考虑到航空航天技术发展的迫切需求,周恒与同事逐步将研究重点从不可压缩流体的流动转向可压缩流体的流动,进入空气动力学领域。2014年,周恒得知中国在发展新型飞行器时发现现有的计算空气动力学不能给出足够精确的空气动力学参数时,便和张涵信院士共同分析了可能的原因,提出了稀薄气体力学的新思路、新方法。这是该领域少有的由中国人提出的新问题。2015年5月,周恒参加了在青岛市召开第七届国际流体力学大会并作主题报告。2016年6月,周恒应邀在中国空气动力学学会第七次全国会员代表大会上作报告。
近空间飞行器(以8-20倍音速在40-70km高空能做长距离机动飞行的飞行器)的研制是大国都很关注的问题。中国在该方面已取得瞩目的进展。但同时也发现,原有的空气动力学还存在重要的不足。2017年8月,周恒和陈杰先后到绵阳市和北京同相关专家进行学术交流,围绕解决空气动力学新问题的新思路进行了深入研讨。在绵阳召开的“第二届国际跨流域空气动力学研讨会”上,周恒再次做了题为《空气动力学力学新问题》的邀请报告。之后,周恒和陈杰与中国空气动力研究与发展中心的“空气动力学国家重点实验室”,计算空气力学研究所、高超声速空气动力学研究所的相关领导和专家进行了深入的学术交流,周恒介绍了他解决空气动力学新问题的新思路。
逝世
2025年8月1日,周恒因病医治无效,于当日8时54分在天津市逝世,享年96岁。
研究方向
主要成就
周恒在流体力学稳定性理论、湍流研究等领域,取得了一系列开创性成果,主要成果有:1.从原理和实践上,解决了中国研制二自由度气体动压轴承陀螺仪中遇到的不稳定性问题。2.发现了流行30多年的流动稳定性弱非线性理论的根本缺陷,并相应地提出了改进的方法。3.利用流动稳定性理论,阐明了壁湍流中产生相干结构的原因。4.发现了边界层转捩过程的机理。5.改进了超声速边界层转捩预测方法。6.提出了改进超声速、高超声速湍流边界层气动热计算模式的方法。
周恒发展了流动稳定性理论,提出了线性化问题非中性情况的非线性理论新方法,推广了常微分方程中的Liapounoff方法,使之能用于连续介质力学;提出了柔性壁边界层流动稳定性的新计算方法,克服了过去理论工作中流固交界或固-固交界面处不满足全部连续条件的缺点,将流动稳定性理论用于研究湍流边界层中相干结构的形成机理。
周恒倡导钱学森“技术科学”的教育观,主张力学创新应源于工程技术需求,科研人员需从实际问题提炼科学问题,以研究成果解决技术难题并推动新技术产生。他主持完成国家自然科学基金重大项目“湍流的基础研究”等多项国家级科研项目,发表论文40余篇,出版《流动稳定性的弱非线性理论》等专著多部,获国家自然科学奖二等奖、国家教委科技进步一等奖、何梁何利基金奖等多项荣誉。
人才培养
讲授课程
1950年7月,周恒从北洋大学水利系毕业并留校任水利系助教。所助之课有水力学、结构力学、水工建筑设计等。这些课程都与力学有关。1952年,全国高校在全面学习苏联的方针下,进行了院系调整。校内也学习苏联,建立了全校统一的力学教研室,而之前力学教师则分属于机械系、土木系航空系等。周恒在此时被调入力学教研室,从事理论力学、材料力学的教学。当时由于学生人数增加很快,力学教师人手不够,因此一些助教就提前担当起讲课的任务,周恒也在其中。
培养成果
周恒在天津大学研究生院工作期间,注重抓学风建设和学术梯队建设,在他和学校领导的共同努力下,研究生院的工作很有特色。在天津大学研究生院,1984年9月即在中国第一个倡导建立青年科学基金,着手培养学术带头人。早于1985年即严格实行了硕士导师资格审查标准。1991年,经国家教委严格审查后,天津大学研究生院又成为中国仅有的10所在职人员授予硕士及博士学位资格免检的院校之一。截至2010年,周恒已培养博士研究生11名,硕士研究生21名,包括天津大学机械学院力学系副教授张永明。
主要作品
发表论文
参考资料:
出版书籍
参考资料:
获得荣誉
参考资料:
社会任职
个人生活
周恒的父亲曾在中学做过教员,因此非常注重对子女的教育,他们每次迁到新的地方,周父都会力求为周恒和他两个姐姐找好的学校。周恒家客厅的墙边靠着一辆小轮自行车,他每天都骑着它去办公室。2020年生病住院之前,周恒都是上午步行上下班,下午骑车上下班。后来,因为体力渐弱,一般只在上午去一次办公室。通勤工具也从双脚加“大轱辘自行车”,换成了安全系数更高的小自行车。2021年时,尽管已是耄耋之年,92岁的周恒仍坚持骑自行车去办公室做科研。
人物评价
周恒同志为中国力学科学和教育事业奋斗一生。他的逝世,使我们失去了一位治学严谨的好导师、德高望重的好前辈,是中国力学界和天津大学的重大损失。他矢志报国的赤子情怀、追求真理的科学精神、诲人不倦的师者风范,将永远为我们所铭记和景仰。(科技日报 评)
在天津大学130年的发展历程中,周恒院士无疑是其中熠熠生辉的一颗星,他的离去令人遗憾,但他矢志报国的赤子情怀、追求真理的科学精神、诲人不倦的师者风范,将成为宝贵的精神财富,激励一代又一代科研人奋勇前进。(天津广播电视台 评)
周恒长期致力于流体力学、应用数学等领域的研究与教学工作,在流体力学稳定性理论、湍流研究等领域取得了一系列开创性成果,为中国力学学科的发展作出了卓越贡献。(中国新闻网 评)
在力学这个古老学科领域里,周恒以不亚于“90后”的创新精神不断深耕和探索,使其焕发出年轻蓬勃的朝气与活力。在他看来,“从事基础研究的人不仅要能解决已有的问题,还要能预见技术发展新的可能性,这才配称为一个顶级的科学家”。(中国教育报 评)