聽聞周夏峰的優(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。這既是對周夏峰博士期間科研成果的肯定，也為從事核電站耦合計算的同行提供了一個更好交流的機會，更是周夏峰學(xué)術(shù)生涯的一個新起點。感謝清華大學(xué)和清華大學(xué)出版社，提供專著的出版機會以及我寫序的機會。
　　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，觸類旁通；對發(fā)現(xiàn)的問題深追不放，對各種可能勇敢探索，勇于嘗試；既敢于堅持自己的觀點，又能虛心接受他人的建議。他先從反應(yīng)堆物理計算方法出發(fā)，隨后擴展到熱工計算方法，再將結(jié)果反過來應(yīng)用于反應(yīng)堆物理計算，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)隊的傳統(tǒng)，而周夏峰做得也特別好，為師弟師妹做了一個好榜樣。有學(xué)生如此，有科研同伴如此，人生一大快事、一大幸事。
　　對于周夏峰的論文內(nèi)容，我就不在此啰嗦，請讀者自己閱讀、體會。在這里我想說說課題研究的大背景，也有助于大家了解此工作的來龍去脈、我們的長期探索、每一步遇到的艱辛，以及工作量的龐大和知識面的龐雜。
　　借助越來越強大的計算能力，我們可以把核電站的各個物理變量、各個子系統(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)、汽輪機的狀態(tài)等等）作為一個完整系統(tǒng)，聯(lián)立、嚴(yán)格、準(zhǔn)確地求解，而不滿足于單獨研究反應(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，僅通過各個物理場單獨計算，再通過邊界條件交換數(shù)據(jù)，進(jìn)行一定程度的迭代，間接求解整個系統(tǒng)。耦合系統(tǒng)的聯(lián)立計算更準(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)界的熱點和難點問題。至今，還沒有能真正實現(xiàn)核電站全廠高效、準(zhǔn)確、聯(lián)立求解的方法。全范圍模擬機的確覆蓋了全電廠，但并沒有真正做到所有物理場、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耦合、多回路構(gòu)成、空間和時間上多尺度耦合、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)帶來的時間多尺度耦合，多個核蒸汽供應(yīng)模塊通過蒸汽母管連接一個汽輪發(fā)電機組的超大型系統(tǒng)，等等。這些特殊性帶來了更大規(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算也具有更大的挑戰(zhàn)性。
　　同時，針對球床式高溫氣冷堆，由于采用單相惰性氣體氦氣作為冷卻劑，對于大家比較關(guān)注的堆芯計算：堆芯物理計算會等效為均勻化物質(zhì)進(jìn)行計算，熱工水力學(xué)計算也會等效為多孔介質(zhì)進(jìn)行計算。物理、熱工、流體計算等本身在形式上都比較簡單，三者可在一個統(tǒng)一的場下進(jìn)行計算，天然具有采用聯(lián)立方程進(jìn)行多物理場耦合計算的優(yōu)勢，并可進(jìn)一步把聯(lián)立計算的范圍擴展到整個氦氣連接的一回路、蒸汽發(fā)生器和二回路，從而對整個核電站進(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，針對復(fù)雜耦合非線性系統(tǒng)的聯(lián)立求解，最簡單的實現(xiàn)思路是算符分解、Picard迭代；但對于復(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)級描述、子系統(tǒng)劃分、子物理場描述、空間離散化、矩陣高效運算、各種預(yù)處理方法的應(yīng)用、基礎(chǔ)算法庫、通用軟件平臺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。