——记武汉大学电气与自动化学院教授赵彦普

倪海波

2019年，赵彦普突然决定放弃美国前景广阔的研发工作，回到祖国开展工程电磁场及多物理场数值方法，装备优化设计及大规模有限元分析软件等方面的研究和开发工作。他的这一举动惊讶了身边的同事和朋友，很多人不理解他到底是怎么考虑的。

在这之前，赵彦普一直就职于美国ANSYS公司位于宾州的电磁电子全球研发总部。ANSYS公司是一家致力于工程仿真软件和技术研发的高科技公司，曾被《软件》杂志评选为世界最大的工程仿真软件和服务提供商，说是全球仿真软件行业内的龙头老大一点也不过分。在这样的世界顶级公司工作是多少专业领域内的人梦寐以求的事情，是什么让赵彦普急流勇退，选择回国重新开始呢？

归国游子的选择

2019年5月，美国ANSYS公司对华为实施软件禁售，这一举动直接将华为推向了舆论的风口浪尖。这次事件让当时身在美国的赵彦普心里掀起了惊涛骇浪，也让他看到了我国在工程仿真软件方面与世界领先水平的巨大差距，他下决心回国通过自己的专业能力为祖国的科研事业贡献一份力量，这次事件也成为推动他回国的原动力。他希望能通过自己多年来在电磁场数值计算领域的钻研成果为我国“卡脖子”的工程仿真软件开发贡献自己的一点力量。除此之外，由于他多年来在高压/特高压领域的研究，他的目光也一直关注着我国在电力方面的建设。

2017年9月，我国已经建成投运的就有“八交九直”17个特高压工程，初步形成了西电东送、北电南供的特高压输电网络。“我国在高压/特高压领域的研究水平在世界处于领先地位。”赵彦普极为骄傲地说着。但同时，目光敏锐的他也看到了我国在高电压领域放电计算、绝缘材料设计及高端装备优化设计方面的需求。“我们国家特高压的建设仍需要先进算法及高水平工业软件的支持，来保证输变电装备的各个部件能够稳定高效运行。”因此在赵彦普看来，放弃多年来在美国的待遇，投身国家的科研建设是自然而然的选择。

回国后，赵彦普就职于武汉大学。说起原因，他说：“武大的高电压学科在行业里面非常有影响力。”武汉大学电气与自动化学院是原国家“211工程”“985工程”重点建设单位，是我国电力工业高级人才培养的摇篮，学院建设有“国家工科基础课程电工电子教学基地”等教学平台、“雷电防护与接地技术”教育部工程研究中心、“高电压与绝缘技术”国家电力公司重点实验室、“武汉大学智能电网研究院”、“高电压大容量开关电器实验室”等科研平台，对于科研人才十分重视和支持。学校提供了充足的启动经费支持，并且为他配备了独立的办公室。“今年招到了4名博士加入我们的团队，我一定努力把他们培养成才。”鉴于高电压与绝缘技术专业涉及领域广泛，赵彦普说：“我希望团队有更多多元背景的成员加入，包括高压、电力系统、材料、数学、物理等各个专业的人才。”

在赵彦普心里，他早已将团队未来的研究工作规划成形。传统关于特高压方面的研究要做大量的实验，但依然难以观测到装备内部的多物理场特性。“我们要建设计算高电压工程学的平台，以此增加我国研究特高压工程的技术手段。”

在很多人眼里，赵彦普在电气工程领域集一流专业能力与优秀工作履历于一身，然而刚进入科研领域的时候，他的研究方向其实并不是这个。

逐梦路上不忘初心

工程电磁场数值分析需要将数值算法与电磁场问题结合，然而最开始的时候，赵彦普并没有电气工程方面的专业知识。“我本科和硕士7年时间学的都是计算数学专业。”赵彦普回忆说，“在那期间，我接触了热传导方程、对流扩散方程、纳维斯特斯方程以及欧拉方程等经典数学物理模型问题。”他直到博士期间才真正开始接触电磁场计算问题，并结合工程应用进行研究。因为硕士期间赵彦普了解到，实际工程问题的计算规模庞大，经常会达到上千万甚至上亿自由度的计算规模，因此研究利用高性能机群去解决大规模工程计算问题，就成了他必须掌握的技能。所以在2009年硕士毕业后，他来到深圳先进技术研究院，探索高性能并行计算技术。

如果将解决高压/特高压工程问题比作一棵树的话，那么在从本科到研究院的8年间，赵彦普所付出的努力就是地底的根苗。2010年，结束了在深圳先进技术研究院工作的赵彦普已经具备了从事工程计算电磁场研究领域的条件。机会总是青睐于有准备的人，当时恰逢香港理工大学电机工程系傅为农教授在招收计算数学背景的学生，于是，他联系到傅为农教授，前往香港理工大学读博，成功开启了自己在电磁场领域的研究生涯。“遇见傅教授是我人生中的一大幸事。”赵彦普在采访过程中反复说着这句话。在傅为农教授的指导下，他一步步深入到低频计算电磁场领域。不仅获得了香港政府博士奖学金——Hong Kong PhD Fellowship，还兼职参与了ANSYS公司的产学研项目。

但赵彦普的科研道路并不止步于此，博士毕业后他前往普渡大学焦丹教授的团队从事博士后研究。在那里，他主要负责高频芯片和外电路耦合的优化设计，同时他还接触到了关于芯片的数值仿真技术，“这次经历丰富了我解决实际工程问题的经验技能”。

从普渡大学结束博士后研究的赵彦普已经是一名涉及知识广泛、拥有丰富研究经验的研究者，深厚的科学研究和软件开发实力让他被美国ANSYS公司聘为电磁电子部高级研发工程师，并获得美国杰出人才工作签证。在ANSYS公司工作期间，赵彦普负责Maxwell 3D软件的三维低频电磁场有限元算法的开发。工作期间赵彦普有机会接触很多国际大公司的工程应用案例，包括为苹果公司进行手机触控屏设计、为德国电力公司进行电缆以及复杂高压器件里的电磁场计算等。

在谈及自己所获得的成就时，赵彦普并没有表现出特别的激动。他谦虚地说：“我能走到今天，是因为我足够幸运，遇到了科研道路中最重要的三位导师——香港理工大学的傅为农教授、南京大学的张强教授及普渡大学的焦丹教授。”在赵彦普看来，傅为农教授提供了一流的平台，使自己能够将计算数学优势发挥到电磁场数值计算领域。而他在南开大学计算数学专业的硕士导师张强，教给了他深厚的计算数学专业知识，并在自己进入深圳先进技术研究院以及前往普渡大学的过程中起到了重要的引荐作用，加大了他在科研之路上的推力。焦丹教授则带领自己进入大规模芯片高频电磁场数值仿真领域。“他/她们是我科研路上的贵人。”赵彦普说道。

苟利国家生死以

回国后，赵彦普的工作一下子变得特别忙碌：为学生授课、撰写项目申请书、参与博士论文答辩、参加学术会议、和装备及电力企业探索合作等相关事宜……“在美国做研发工程师期间，我每天的工作就是坐在工位上进行一套产品的开发及维护，其他事情相对较少。回国后丰富多彩的学术活动拓宽了我在专业知识方面的广度。”当然，工作内容的增多并没有使他放慢在专业深度上的钻研。“我觉得这是一个知识爆炸的时代，我们置身其中一定要坚持自己主攻的方向。”赵彦普如是说。

赵彦普主攻的方向一直没变，从学习计算数学时，他就希望能够通过科学计算解决实际工程问题，后来研究电磁场也是怀揣着这样的初衷。如今，他带着一身的交叉专业技能回国，目的就是为国家和企业解决复杂重大工程问题贡献力量。

因此在回国的一年多时间里，赵彦普积极地和装备制造类的企业建立联系，探索和他们的合作方式。其中，他和特变电工衡阳变压器公司签订了一项软件开发的项目，实现自主开发变压器磁场、涡流场、瞬态场以及温度场分析软件，项目已经实现了落地，后续他会将自己在电磁场和多物理场的求解以及有限元部分的算法融合进去。对于这部分工作，赵彦普有自己的优势，“在ANSYS公司担任研发工程师的工作经历，帮助我积攒了很多和客户沟通的经验，我清楚他们的工程仿真需求”。

在研究方面，赵彦普的重心依旧在高电压与绝缘技术中的复杂电磁场及多物理场仿真问题上，如高端高压装备及部件的精确电磁场计算、电磁多物理场的耦合机理与稳定数值算法以及放电的数值模拟等。“在新的国家战略里，我们有了新的电压等级标准。在这种情况下，绝缘设计就变得非常重要。”在电磁场的研究中，赵彦普的目光始终关注着国家的需求。他非常清楚，要想让特高压工程的高端装备绝缘设计可靠，一定离不开电磁场计算来快速验证设计方案。包括输变电装备及部件如接头、绝缘子、套管、开关、变电站，分析多物理场分布、快速瞬态过电压、电磁环境等问题。“我希望能和同专业领域的研究人员一起，填补国家的需求。”赵彦普如此说，也在往这个方向努力着。

科研需要传承与创新

当初尚在求学期间的赵彦普曾在课堂上听老师讲解麦克斯韦方程组，如今已为人师的他也在讲台上向年轻学子们讲述这部分电磁理论知识。不同的是，在他的讲解内容里，还多了工程电磁场的有限元分析等主题。

专业的知识需要一代一代地去传承，国家的发展也需要每一辈科研人前赴后继地去努力。因此，培养出具有创新意识的新时代人才就显得格外重要。对此，赵彦普认为，“如果老师能够把国家的需求，还有一些科研前沿的成果介绍给学生的话，引导他们去关注、思考相关的问题，可能更容易培养他们的创新意识，一步一步地解决我们国家的卡脖子技术和短板问题”。同时，他也希望学生们能够有担当精神，“这样他们才会有主观能动性去创造新的东西”。

钱学森曾说：“我的事业在中国，我的成就在中国，我的归宿在中国。”潜心研究，时刻将国家需求放在心上，是科研人共同的坚持。无数个潜心钻研的日夜，赵彦普待在实验室里研究着复杂的算法设计及工业软件实现，尝试攻克一个又一个工程仿真难题。对他来说，每一项研究成果，都是他送给祖国的“情书”。

专家简介

赵彦普，1982年10月生于河北省晋州市，武汉大学电气与自动化学院教授、博士生导师，国家青年人才计划项目获得者。2006年本科毕业于河北工业大学，2009年获得南开大学硕士学位，2010年，他加入香港理工大学电机工程系担任研究助理并于2012年7月开始在香港理工大学攻读博士学位，2015年获得博士学位。之后，他在普渡大学电气与计算机工程学院从事博士后研究工作，2016年3月至5月期间，担任香港理工大学研究员。从2016年5月起，他加入ANSYS公司美国研发总部担任高级研发工程师，开发ANSYS Maxwell 3D电磁仿真产品，2019年7月全职回国加入武汉大学电气与自动化学院。

长期以来，他致力于计算电磁学、多物理场耦合算法、优化设计方法等研究领域。具体研究课题包括快速网格变形方法、全波Maxwell方程组求解算法、场-路-运动耦合技术、高阶有限元方法、对偶有限元方法、电磁参数提取方法及集成芯片的优化设计等。在国际期刊IEEE Transactions on Industrial Electronics、IEEE Transactions on Magnetics等发表SCI期刊论文30篇，其中第一作者（通信作者）论文20篇，发表国际会议论文40余篇。担任IEEE、IET和IJNM等多个国际期刊以及国际计算和应用电磁场会议（COMPUMAG, CEFC, INTERMAG等）的评审专家。