李 晴

快速舒适又安全的中国高铁，截至2021年12月营业里程已经突破4万公里，占世界高铁总里程的2/3，稳居世界第一。而一列列高速列车安全疾驰在祖国大地的背后，空气动力学是绕不开的基础学科。

当前，高速列车的速度正在朝着时速400公里不断突破，占总运行阻力85%以上的空气阻力已成为影响列车运行速度和能耗的关键因素，如何通过科技手段减小空气阻力，降低运行能耗，是今后科研人员亟待解决的问题之一。而隧道更是列车高速运行的一道坎，因为当高速列车进入隧道时，前方受到挤压的空气形成压缩波，产生瞬间的冲击压力，并会在隧道出口骤然膨胀释放出强烈的气压爆波，影响乘客的舒适性，那么如何保证乘车人的舒适性呢？科研人员正在积极开展科研攻关，着手解决这一问题。

湖南大学机械与运载工程学院副教授王田天正是轨道车辆空气动力学领域的青年学者，他将空气动力学知识应用于轨道车辆上，开展高速轨道车辆的气动外形设计、乘客行车舒适性等研究，为铁路前沿科技的发展和重大工程的需求贡献自己的光和热。

兴趣使然

王田天喜欢火车，因为它给人一种无法抗拒的力量感和牵引力。在山野间穿行时，火车与自然景色交织在一起，构成一幅生动的美好画面，仿佛沿着两条平行的铁轨一直向前行驶，就可以到达天涯海角。

2008年9月，王田天考入北京航空航天大学飞行器设计与工程专业学习，开始了自己的大学生活。他对工程力学非常感兴趣，主动选修了相关课程，并在大学二年级时进入了中国工程院院士李椿萱的课题组，围绕流体力学开展研究工作。

李椿萱院士是空气动力学、航空航天飞行器设计专家，北京航空航天大学教授。王田天甫一进入实验室，便参与到了“高速列车基础力学问题研究”国家重点研发项目中，导师李椿萱院士的悉心指导，让他在专业知识和应用实验领域打下了良好的根基。

为了能在研究领域取得更多的突破，本科毕业后，王田天于2012年9月开始在北京航空航天大学直接攻读流体力学博士学位，继续在导师李椿萱院士的引领下，开展轨道车辆空气动力学的相关研究探索。

在王田天的6年博士生涯里，他一边完成导师负责的国家重点研发项目，一边基于该项目提炼的科学问题，开展自己的研究。在参与国家重点研发项目的过程中，王田天几乎是从头跟到了尾，对于一个初出茅庐的博士生，他从如何申请项目到如何进行研究再到最后的结题，每一个环节都积极参与，得到了极大的锻炼。这也为他日后作为博士生导师指导和引领学生奠定了扎实的基础。

博士毕业后，王田天入职湖南大学机械与运载工程学院，担任副教授和博士生导师。在这里，王田天基于之前自己所积累的知识和实验经验，为高速列车在极端环境下的行车安全性、乘员舒适性与安全性的研究工作贡献力量。

在实践中收获成果

2020年11月，连接四川省与西藏自治区的快速铁路——川藏铁路雅林段（雅安至林芝段）开工建设，沿线地形地质和气候条件复杂、生态环境脆弱，修建难度之大世所罕见，是川藏铁路分段建设中工程最艰巨的部分。

针对正在修建的川藏铁路，王田天申请了自己的第一个国家自然科学基金青年基金项目“低气压高温差铁路长大隧道瞬变压力及其对乘客舒适性影响机理”。“川藏铁路沿线极端环境形成的低气压高温差长隧道特征，对列车隧道空气动力学的影响特别剧烈，相应的影响机理以及引发的瞬变压力对乘客舒适性影响机理亟待研究解决。”王田天对此开展了深入研究，建立了气压、隧道长度、温度分布与隧道空气动力学特性之间关系的数学模型，提出了列车/隧道影响参数-瞬变压力-乘客舒适性的多环映射关系，得到了低气压高温差铁路长大隧道瞬变压力对乘客舒适性影响的评价模型。这些成果对低气压高温差铁路长大隧道参数科学确定、列车结构设计、乘员安全舒适性等领域的研究有着重要的指导和支撑作用。

值得一提的是，王田天还将研究成果应用于实际铁路的建设中。他提出的基于壁面流动控制的列车/隧道耦合气动效应缓解技术，可提升乘员舒适性，研究成果已应用于我国首条预留时速400公里线路成渝中线的隧道设计中。王田天还建立了列车客室内流场高效计算方法，提出了保障乘员热舒适的不同车型空调系统设计方案，研究成果已应用于350km/h“复兴号”动车组、美国波士顿和泰国曼谷等境外城市地铁。有了这些实际落地的研究成果，王田天有信心在轨道车辆空气动力学领域做得更好，走得更远。

难忘的回忆

2021年9月，中国科学技术协会公布了第六届中国科协青年人才托举工程入选者名单，王田天成功入选，他感到无比的激动和开心。回首十余年的科研生涯，如果有什么让王田天印象深刻，他首先想到的，是导师李椿萱院士用不同颜色的笔给他修改得密密麻麻的博士论文。“我博士快毕业的时候，李老师都快80岁了，我的论文初稿有150页，我本来以为李老师可能会给我一些提纲挈领的意见，我自己回去看着修改就好。”但王田天最后拿到的是一本大到章节的题目和章节的结构，小到每一个标点符号都有修改，连错别字也没有放过的纸质论文，这让他大为感动。王田天把这本纸质论文保留了下来，放在家中，成为了他永生难忘的回忆。

李椿萱院士这样兢兢业业、身体力行、对待细节一丝不苟的态度，至今仍然影响着王田天的教学理念。在科研之外，王田天把人才培养作为他未来教师生涯中最重要的一件事。尽管他现在还是一名青年教师，当导师带学生的时间不到4年，谈不上有很多心得，对于教育学生的方法也还在慢慢摸索，但李椿萱院士永远是他学习的榜样。

除此之外，王田天一直把学生当成是最好的科研伙伴，是科研道路上携手同行的同志。他相信态度是最重要的，不会的知识可以去学，总有学会的一天，但如果学生不想学，那就永远没有学会的那一天。如果能看到学生在论文发表、科研技能以及全国性的比赛上崭露头角，就是他作为老师最大的荣耀。

展望未来

今年是王田天到湖南大学的第三年，也是中国高铁继续快速发展的一年。纵观我国高速列车速度的不断提升，从“和谐号”到“复兴号”，极具美感的流线型造型已成为中国高铁的标志性名片。

早在2019年9月，中共中央、国务院印发了《交通强国建设纲要》（下称《纲要》），《纲要》指出到2035年，我国将基本建成交通强国，并明确提出了合理统筹安排时速600公里级高速磁悬浮系统、时速400公里级高速轮轨（含可变轨距）客运列车系统、低真空管（隧）道高速列车等技术储备的研发。在王田天看来，我国在轨道车辆空气动力学的研究上，已经做到了引领国际前沿水平，后续的研究主要集中在更高速轨道车辆的气动外形设计、行车舒适性与绿色环保这些方向。

“我的目标就是着眼于轨道车辆空气动力学方向，把自己的团队带好，多出一些可以解决工程实际问题的成果，培养优秀的学生，希望这些学生都能超越我，在科研的道路上越走越远。”说这些时，王田天满怀信心地微笑着，他的脚步不会停下来，他要用自己的力量为国家铁路的发展作出更多贡献。