聽(tīng)聞周夏峰的優(yōu)秀博士學(xué)位論文被清華大學(xué)出版社按專(zhuān)著方式出版，作為‘他的指導(dǎo)老師，我感到特別高興。這既是對(duì)周夏峰博士期間科研成果的肯定，也為從事核電站耦合計(jì)算的同行提供了一個(gè)更好交流的機(jī)會(huì)，更是周夏峰學(xué)術(shù)生涯的一個(gè)新起點(diǎn)。感謝清華大學(xué)和清華大學(xué)出版社，提供專(zhuān)著的出版機(jī)會(huì)以及我寫(xiě)序的機(jī)會(huì)。
　　回想周夏峰的求學(xué)、研究經(jīng)歷，仍然歷歷在目。他潛心鉆研，觸類(lèi)旁通；對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題深追不放，對(duì)各種可能勇敢探索，勇于嘗試；既敢于堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)，又能虛心接受他人的建議。他先從反應(yīng)堆物理計(jì)算方法出發(fā)，隨后擴(kuò)展到熱工計(jì)算方法，再將結(jié)果反過(guò)來(lái)應(yīng)用于反應(yīng)堆物理計(jì)算，再應(yīng)用于物理熱工耦合，最終取得了出色的成果。這一直是我的希望，我的要求，也是我們團(tuán)隊(duì)的傳統(tǒng)，而周夏峰做得也特別好，為師弟師妹做了一個(gè)好榜樣。有學(xué)生如此，有科研同伴如此，人生一大快事、一大幸事。
　　對(duì)于周夏峰的論文內(nèi)容，我就不在此啰嗦，請(qǐng)讀者自己閱讀、體會(huì)。在這里我想說(shuō)說(shuō)課題研究的大背景，也有助于大家了解此工作的來(lái)龍去脈、我們的長(zhǎng)期探索、每一步遇到的艱辛，以及工作量的龐大和知識(shí)面的龐雜。
　　借助越來(lái)越強(qiáng)大的計(jì)算能力，我們可以把核電站的各個(gè)物理變量、各個(gè)子系統(tǒng)（包括核功率、燃料溫度、冷卻劑溫度、冷卻劑流量、蒸汽發(fā)生器參數(shù)、輔助系統(tǒng)的狀態(tài)、汽輪機(jī)的狀態(tài)等等）作為一個(gè)完整系統(tǒng)，聯(lián)立、嚴(yán)格、準(zhǔn)確地求解，而不滿足于單獨(dú)研究反應(yīng)堆物理、反應(yīng)堆熱工、控制系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生器；或者采用算符分解方式，僅通過(guò)各個(gè)物理場(chǎng)單獨(dú)計(jì)算，再通過(guò)邊界條件交換數(shù)據(jù)，進(jìn)行一定程度的迭代，間接求解整個(gè)系統(tǒng)。耦合系統(tǒng)的聯(lián)立計(jì)算更準(zhǔn)確、更精細(xì)，也更難。這種耦合系統(tǒng)的高效求解，是學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。至今，還沒(méi)有能真正實(shí)現(xiàn)核電站全廠高效、準(zhǔn)確、聯(lián)立求解的方法。全范圍模擬機(jī)的確覆蓋了全電廠，但并沒(méi)有真正做到所有物理場(chǎng)、所有系統(tǒng)聯(lián)立求解，在數(shù)學(xué)上還屬于算符分解方式。
　　清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院研究的球床式高溫氣冷堆核電站具有所有核電站的多物理場(chǎng)耦合、多回路構(gòu)成、空間和時(shí)間上多尺度耦合、高度非線性等通用復(fù)雜性，又具有很突出的特殊性，包括在線換料的球床，燃料顆粒、燃料球、球床三級(jí)非均勻性和空間多尺度耦合，核功率的快速響應(yīng)、大熱容的堆芯帶來(lái)的堆芯溫度的緩慢響應(yīng)、直流蒸汽發(fā)生器的快速響應(yīng)帶來(lái)的時(shí)間多尺度耦合，多個(gè)核蒸汽供應(yīng)模塊通過(guò)蒸汽母管連接一個(gè)汽輪發(fā)電機(jī)組的超大型系統(tǒng)，等等。這些特殊性帶來(lái)了更大規(guī)模、更復(fù)雜的耦合特性，因此高溫氣冷堆核電站的耦合計(jì)算也具有更大的挑戰(zhàn)性。
　　同時(shí)，針對(duì)球床式高溫氣冷堆，由于采用單相惰性氣體氦氣作為冷卻劑，對(duì)于大家比較關(guān)注的堆芯計(jì)算：堆芯物理計(jì)算會(huì)等效為均勻化物質(zhì)進(jìn)行計(jì)算，熱工水力學(xué)計(jì)算也會(huì)等效為多孔介質(zhì)進(jìn)行計(jì)算。物理、熱工、流體計(jì)算等本身在形式上都比較簡(jiǎn)單，三者可在一個(gè)統(tǒng)一的場(chǎng)下進(jìn)行計(jì)算，天然具有采用聯(lián)立方程進(jìn)行多物理場(chǎng)耦合計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，并可進(jìn)一步把聯(lián)立計(jì)算的范圍擴(kuò)展到整個(gè)氦氣連接的一回路、蒸汽發(fā)生器和二回路，從而對(duì)整個(gè)核電站進(jìn)行真正的聯(lián)立求解。從理論上，上述方法更易于聯(lián)立求解整個(gè)高溫氣冷堆核電站，更具可行性。
　　根據(jù)我們的調(diào)研、理解和嘗試，針對(duì)復(fù)雜耦合非線性系統(tǒng)的聯(lián)立求解，最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)思路是算符分解、Picard迭代；但對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，牛頓法才是出路，才能保證全局性、穩(wěn)定性、收斂性。在牛頓法的各種實(shí)現(xiàn)方法中，JFNK（Jacobian-Free Newton Krylov）方法比較精巧，成為首選方法或主干方法，它可以融合、接納、支撐其他方法，特別是各種預(yù)處理方法。它在系統(tǒng)級(jí)描述、子系統(tǒng)劃分、子物理場(chǎng)描述、空間離散化、矩陣高效運(yùn)算、各種預(yù)處理方法的應(yīng)用、基礎(chǔ)算法庫(kù)、通用軟件平臺(tái)等各方面都有平衡的考慮，留有優(yōu)化空間，有成功嘗試的例子，很有前途但也很復(fù)雜，涉及面很廣。