左志鋼，男，博士，清華大學能源與動力工程系副研究員。
基本介紹
- 中文名：左志鋼
- 畢業院校：英國華威大學工程系
- 學位/學歷：博士
- 職業：教師
- 任職院校：清華大學能源與動力工程系
- 職稱：副研究員
人物經歷,教育背景,工作履歷,學術兼職,研究方向,研究領域,研究概況,學術成果,特邀主題報告,教材,發表文章,
人物經歷
教育背景
博士：2003年9月 – 2008年8月，英國華威大學 工程系
碩士：1999年9月 – 2002年7月，清華大學 熱能工程系
本科：1994年9月 – 1999年7月，清華大學 水利水電工程系
工作履歷
副研究員：2018年12月至今，清華大學 能源與動力工程系
助理研究員：2011年5月-2018年11月，清華大學 能源與動力工程系
助理研究員：2008年3月-2010年12月，英國華威大學 工程系
學術兼職
SCI期刊《Advances in Mechanical Engineering》編委委員
中國力學學會流體控制工程專業委員會青年專家組成員
國際會議 3nd International Symposium of Cavitation and Multiphase Flow (2019) 國際技術委員會委員、執行委員會委員
研究方向
研究領域
1. 空泡動力學機理研究
亞洲地區大部分河流含沙量高，而相比空蝕、泥沙磨損的單獨作用，含沙水空蝕嚴重加劇了過流部件的破壞，大大降低了機組的安全性與使用壽命，而其可能的聯合作用機制與空泡-顆粒相互作用的微觀機理密切相關。此外，空泡-顆粒相互作用的情形也廣泛存在於如超聲清洗，腎結石清除等多領域。申請人聯合指導搭建了雷射誘發單空泡與自由沉降單顆粒相互作用機理試驗台，與其它研究相比對顆粒和空化泡行為的限制和擾動更小，在此基礎上首次系統分析了自由沉降顆粒與空泡的相互作用，捕捉到了空泡誘發顆粒速度高達60m/s噴射現象，足以對常見的鋼製材料造成嚴重破壞，可能成為含沙水空蝕破壞加劇的潛在機理；在理論分析方面，藉助熱能系流體工程講席教授團組平台，與美國普林斯頓大學霍華德.斯通教授合作，建立了顆粒-空泡相互作用物理模型，揭示了顆粒被噴射的最大速度的產生機理。該研究成果發表於Physical Review Letters（Phys. Rev. Lett. 119, 084501），審稿人評價當前研究為“新的重要研究領域”（an important new area）。
2. 液體火箭誘導輪空化不穩定性機理研究
液體火箭發動機渦輪泵誘導輪空化不穩定性是發動機故障的主要來源，其轉速極高、工質為低溫流體，工質性質與工作條件與常溫水空化不同，具有很強的熱效應，且誘導輪內空化形態及不穩定性特性複雜。目前承擔國防973子專題、航天裝備預研項目、航天部西安航天動力研究所委託項目等，正在進行考慮熱效應的誘導輪最佳化設計方法及國內首個機理試驗台設計的研究工作，相關研究成果發表於Physics of Fluids，並已申請試驗台相關發明專利。
3. 水力機械水力穩定性
針對水泵水輪機運行及水力穩定性問題，分析了各主要分量的分布與傳遞特性、影響因素，對高水頭機組無葉區壓力脈動的研究及水輪機工況S特性進行了系統總結，並對泵工況駝峰特性產生機理（旋轉失速）以及空化產生的影響進行了研究，成果發表於Renewable and Sustainable Energy Reviews、Renewable Energy等。
此外，水泵水輪機小導葉開度區流動複雜、非線性強，常用的RANS方法難以進行精確預測。採用部分時均方法(PANS)，結合基於Ehrhard各項異性雷諾應力張量，發展了Nonlinear PANS方法，對同步、非同步(MGV)導葉對其S特性及水力穩定性的影響進行了研究，成果發表於Computers & Fluids等。
承擔國家重點研發計畫“流體機械新型節能與系統智慧型調控技術”子課題。
4. 仿生及生物流體機械
基於仿鯨鰭前緣凸起結構，對翼型的被動失速控制機理進行了研究，發展了非線性升力線理論，揭示了其控制機理及影響因素，成果發表於Physics of Fluids、AIAA Journal、Journal of Fluids Engineering、Advances in Mechanical Engineering等。
由於供體有限，人工心室輔助是晚期心衰病人治療的重要手段，目前僅美、日、德、澳大利亞等國有已套用的產品。已形成功能性樣機全套設計，有多項專利受理，並在此基礎上正在進行智慧財產權轉化。
研究概況
主要從事空化機理研究，包括空化共振、流動中的三維空泡動力學、超聲空化碎石套用的實驗與數值研究、巨型水輪機中新型空化初生、空化流動預測等。
學術成果
特邀主題報告
Fast particle ejection by a growing laser-induced bubble, 17th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery, Maui, Hawaii, Dec. 16-21, 2017.
教材
《套用流體力學（第二版）》，清華大學出版社，2012年12月
發表文章
1. Haochen Zhang, Zhigang Zuo, Knud Aage M？rch, Shuhong Liu, Thermodynamic effects on Venturi cavitation characteristics. Physics of Fluids, 2019, 31(9), 097107.
2. Deyou Li, Zhigang Zuo, Hongjie Wang, Shuhong Liu, Xianzhu Wei, Daqing Qin, Review of positive slopes on pump performance characteristics of pump- turbines. Renewable and Sustainable Energy Reviews, June 2019, DOI: 10.1016/j.rser.2019.06.036
3. Guocheng Lu, Zhigang Zuo, Demin Liu, Shuhong Liu, Energy Balance and Local Unsteady Loss Analysis of Flows in a Low Specific Speed Model Pump-Turbine in the Positive Slope Region on the Pump Performance Curve, May 2019, Energies 12(10):1829, DOI: 10.3390/en12101829
4. Deyou Li, Yonglin Qin, Zhigang Zuo, Hongjie Wang, Shuhong Liu, Xianzhu Wei, Numerical Simulation on Pump Transient Characteristic in a Model Pump Turbine, Journal of Fluids Engineering 141(11), DOI: 10.1115/1.4043496
5. Deyou Li, Xiaolong Fu, Zhigang Zuo, Hongjie Wang, Zhenggui Li, Shuhong Liu, Xianzhu Wei, Investigation methods for analysis of transient phenomena concerning design and operation of hydraulic-machine systems—A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews 101:26-46, DOI: 10.1016/j.rser.2018.10.023
6. Zhigang Zuo, Qian Huang, Shuhong Liu, An Analysis on the Flow Field Structures and the Aerodynamic Noise of Airfoils with Serrated Trailing Edges Based on Embedded Large Eddy Flow Simulations, Journal of Applied Fluid Mechanics 12(2):327-339, DOI: 10.29252/jafm.12.02.29142
7. Chang Cai, Shuhong Liu, Zhigang Zuo, Takao Maeda, Yasunari Kamada, Qing’an Li, Ryota Sato, Experimental and theoretical investigations on the effect of a single leading-edge protuberance on airfoil performance, Physics of Fluids 31(2):27103, DOI: 10.1063/1.5082840
8. Deyou Li, Yuekun Sun, Zhigang Zuo, Shuhong Liu, Hongjie Wang, Zhenggui Li, Analysis of Pressure Fluctuations in a Prototype Pump-Turbine with Different Numbers of Runner Blades in Turbine Mode, Energies 11(6):1474, DOI: 10.3390/en11061474
9. Lu Yu, Haochen Zhang, Hui Chen, Yongpeng Li, Zhigang Zuo, Shuhong Liu, Geometrical optimization of an inducer with respect to rotating cavitation generated radial forces by using an orthogonal experiment, Journal of Applied Fluid Mechanics 11(6):1591-1598, DOI: 10.18869/acadpub.jafm.73.249.29141
10. Miao Guo, Shu-Hong Liu, Xue-Lin Tang, Zhi-Gang Zuo and Xiao-Qin Li, Evaluation of shaft forces in a vertical canned motor through local hydraulic loss analysis, Advances in Mechanical Engineering, 2018, Vol. 10(3) 1–20, doi: 10.1177/1687814018765599
11. Shengji Wu, Zhigang Zuo, Howard A Stone, Shuhong Liu, Motion of a Free-Settling Spherical Particle Driven by a Laser-Induced Bubble, Physical Review Letters, 2017.
12. Chang Cai, Zhigang Zuo, Takao Maeda, Yasunari Kamada, Qing’an Li, Kensei Shimamoto, and Shuhong Liu, Periodic and aperiodic flow patterns around an airfoil with leading-edge protuberances, Physics of Fluids 29, 115110 (2017); https://doi.org/10.1063/1.4991596.
13. Chang Cai, Zhigang Zuo, Masahiro Morimoto, Takao Maeda, Yasunari Kamada, and Shuhong Liu, Two-Step Stall Characteristic of an Airfoil with a Single Leading-Edge Protuberance, AIAA Journal 0 0:0, 1-14.
14. Zhigang Zuo, Shuhong Liu, Flow-Induced Instabilities in Pump-Turbines in China, Engineering, Volume 3, Issue 4, 2017, Pages 504-511.
15. Chang Cai, Zhigang Zuo, Shuhong Liu, Takao Maeda. Effect of a Single Leading-Edge Protuberance on NACA 634-021 Airfoil Performance. ASME. J. Fluids Eng. 2017;140(2):021108-021108-7. doi:10.1115/1.4037980.
16. Guocheng Lu, Zhigang Zuo, Yuekun Sun, Demin Liu, Yoshinobu Tsujimoto, Shuhong Liu, Experimental evidence of cavitation influences on the positive slope on the pump performance curve of a low specific speed model pump-turbine, Renewable Energy, 2017.
17. Zhigang Zuo, Honggang Fan, Shuhong Liun, Yulin Wu, S-shaped characteristics on the performance curves of pump-turbines in turbine mode–A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016.
18. Zhigang Zuo, Shuhong Liu, Yuekun Sun, Yulin Wu, Pressure fluctuations in the vaneless space of High-head pump-turbines—A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015.
19. Zhigang Zuo, Shuhong Liu, Demin Liu, Daqing Qin, Yulin Wu, Numerical analyses of pressure fluctuations induced by interblade vortices in a model Francis turbine, Journal of Hydrodynamics, 2015.
20. Zhigang Zuo, Shuhong Liu, Yizhang Fan, Yulin Wu, Optimization of a centrifugal boiler circulating pump’s casing based on CFD and FEM analyses, Advances in Mechanical Engineering, 2014.
21. Zhigang Zuo, Shuhong Liu, Demin Liu, Daqing Qin. Numerical predictions and stability analysis of cavitating draft tube vortices at high head in a model Francis turbine, Science China Technological Sciences, 2014. （封面文章）
22. Zhigang Zuo, Shuhong Liu, Demin Liu, Daqing Qin, Yulin Wu, Numerical predictions of the incipient and developed interblade vortex lines of a model Francis turbine by cavitation calculations, Advances in Mechanical Engineering, 2013.
23. Zhigang Zuo, Shengcai Li, Shuhong Liu, Shuai Li, Hui Chen, An attribution of cavitation resonance: volumetric oscillations of cloud, Journal of Hydrodynamics, 2009.
24. Chang Cai, Zhigang Zuo, Shuhong Liu, Yulin Wu, Numerical investigations of hydrodynamic performance of hydrofoils with leading-edge protuberances, Advances in Mechanical Engineering, 2015.
25. Jintao Liu, Zhigang Zuo, Yulin Wu, Baotang Zhuang, Leqin Wang, A nonlinear Partially-Averaged Navier–Stokes model for turbulence, Computers & Fluids, 2014.
26. Yuekun Sun, Zhigang Zuo, Shuhong Liu, Yulin Wu, Distribution of Pressure Fluctuations in a Prototype Pump Turbine at Pump Mode, Advances in Mechanical Engineering, 2014.
