许协庆

个人简历

许协庆 1918年11月28日，出生于北京。1936-1937年，交通大学（上海）土木工程学院学习。1937-1940年，交通大学唐山工程学院土木工程系学习。1940-1942年，任交通大学唐山工程学院土木系助教。1942-1943年，任岷江电厂清水溪灌溉工程处工务员。1944-1945年，任宜宾电厂助理工程师。1946-1950年，在美国依阿华大学力学与水力学系学习，1947年获理工硕士（MS，Master of Science），1950年获哲学博士学位（Doctor of Philosophy，PhD）。1950-1952年，任依阿华水力学研究所副研究员。1952-1955年，先后任纽约工程公司设计工程师、纽约市立大学土木系助理教授。1955-1989年，任水利水电科学研究院水工研究所高级工程师（教授级），水力机电研究所副所长。1990年1月，退休被聘为水利水电科学研究院咨询委员。

成长经历

适逢第一次世界大战结束，为庆祝协约国的胜利和公理战胜强权，父母为他起名“协庆”。他的父亲是20世纪初的留日学生，不幸49岁时英年早逝，当时他仅5岁。其后全家返回原籍南京，由母亲将他们姐弟5人抚养成人。他的母亲识字不多，但常教育他们要勤奋学习。1936年，他以优异成绩毕业于江苏省立南京中学，在全省中学会考中名列第五。同年8月，考入上海交通大学土木工程学院。次年，日本侵略军进攻上海，11月他随亲戚去汉口。1938年4月转入已迁到湖南湘潭的交通大学唐山工程学院土木工程系就读，5月随校迁到湘乡杨家滩，后又经柳州、宜山等地，于1939年1月底到达贵州平越（今福泉）。1940年7月毕业，留校担任助教。两年后离校去四川，先后在资源委员会岷江电厂筹备处清水溪灌溉工程处和宜宾电厂工作。1945年考取重庆国民政府教育部主办的公费留美学生，1946年4月离开上海去美国依阿华市的依阿华州立大学力学与水力学系就读，1947年6月获硕士学位，然后在著名的水力学家H·劳斯（Rouse）的指导下继续攻读，1950年2月获博士学位。其后受聘为依阿华水力学研究所副研究员，从事漩涡与湍流方面的研究。1952 年去纽约，先后任工程公司设计工程师、纽约市立大学土木系助理教授等。中华人民共和国成立后，他怀着报效祖国的愿望，于1955年3月离开美国转道欧洲，访问了法国和英国的几所试验室后，于7月回到了阔别9年的祖国，投入到新中国的建设行列。1955年10月，他被分配到水利部水利科学研究院。那时该院尚在基建阶段，所以报到后去南京水利实验处，参加明渠急流的研究工作。1956年4月回到水科院，参加编写国家科研规划，并从事明渠扩散和消能喷射器内水流的特性的研究。1958年，中国科学院水工研究室、水利部水利科学研究院和电力部水电科学研究院合并成立水利水电科学研究院后，他在该院水工研究所工作。当时国家水利建设发展很快，一批大型的水坝已经建成，但遇到了许多新的水力学问题，如空化和空蚀等。许协庆领导了一个研究小组，开展这方面的工作，并负责设计和建造了用于空化研究的循环水洞。60年代初，他除了继续指导空化研究外，还用大量时间进行绕流体压力分布计算和计算方法的研究。1966年“文化大革命”开始，他也不可避免地受到冲击。1969年，全家去河南平舆“五七”干校。1972年调回北京，先后在水电部水利调度研究所、科学研究所水利研究室工作。1978年重建水利水电科学研究院，他在水工研究所从事可变区域有限元法的研究及应用。1980年调水力机电研究所任副所长。从事的课题有水力机械内部流场的数值模拟，含沙水流计算，特征线有限元研究，曲率缓变曲线的研究与应用等。1990年1月退休，被聘任为水利水电科学研究院咨询委员。

科技成就

水动力学的发展与应用

许协庆参加学术会议

许协庆的研究范围涉及水流压力分布和初生空化数，计算明渠急流和河床变形的特征线法，自由面重力流的变区域有限元，计算双曲型方程的特征线有限元，水力机械内部流场的数值模拟和曲率缓变曲线的应用等。他把现代计算技术与水动力学结合起来，用以解决水利工程中的实际问题，为推动计算水动力学的发展与应用作出了贡献。

混凝土抗空蚀性能的研究

空化和空蚀试验在50年代后期，中国已建成了一批大型水利设施。但是不久以后就发现，在水工建筑物的某些部位，由于空化水流的作用而产生了许多大小不等的蜂窝状破坏，严重地影响了这些设施的安全运行。当时许协庆刚回国不久，即领导了一个研究小组，研究空化和空蚀的机理和预防措施。他负责设计和建造的循环水洞和文德里空蚀管也在1960年建成。这两项设备为我国早期的初生空化数和混凝土抗空蚀性能的研究起到了重要的作用。

水动力学研究中的新的数值计算方法

沿任意曲线边界的水流压力分布计算经典的物体绕流计算方法，仅限于流动边界是直线或等速自由流线，对于曲线边界，只能处理某些特殊情况。60年代初，许协庆成功地解决了绕任意曲线形式的曲线闸墩和管道曲线进水口的有势流动问题，得出了求解的积分方程。由此，再进行数值求解，最后求出沿边界的流速及压力分布和初生空化数，以判断绕流流场发生空化的可能性。这种把数值计算方法应用到水动力学的做法，以后贯穿在他的许多工作中。

特征线有限元法

从特征线法到特征线有限元水动力学中有许多问题可以用双曲型微分方程来描述，如阀门关闭时引起管道中的水击压力，明渠急流的扩散等。50年代，许协庆提出一种考虑摩擦阻力的管道水锤计算图解法，成功地解决了水锤计算中的摩阻问题。60年代又提出了描述河床演变的方程，采用同时求解水深、流速和淤积厚度3个未知量的3组特征线解法。这种方法后来被国外译为英文和日文，流传很广。80年代，他把有限元法引入管道水锤压力的计算，先用特征线将计算区域分成若干子域，每个子域皆有一根位置未定的特征线边界，然后依次求解边界特征线的位置和区域内的水锤压力。这种方法称为特征线有限元法。所有这些不倦的努力，把经典的特征法推向了新的高度。

可变区域有限元法的应用

有限元方法已被广泛应用于求解许多椭圆型方程的问题，但是当流动区域可变时，如求解溢流坝面的流动，由于水面不是固定边界，因而使求解变得比较困难。以前的办法是先假设近似的溢流水面，求出流场后再用伯努里方程修正水面线，如此反复计算，得到最后结果。这样做计算时间很长。70年代，许协庆在考虑重力的情况下，推出了一种包括自由面坐标的变区域变分公式，结合有限元解法，成功地计算了两种有自由面的重力流：一种为坝面溢流问题；另一种为上下都有自由面的挑射水流问题，算出了水面线和流场。

水力机械内部流场计算

为了设计出性能良好的水力机械（水轮机、水泵等），必须研究它们的内部流场。至今最常用的方法仍然是通过模型试验来获得资料，这样做费工，费时，成本较高。因此人们早就试图采用数值计算方法来获得流场资料。吴仲华提出的两类流面的方法就是其中较流行的方法。1980年，许协庆调到水力机电研究所后即指导他的研究生把有限元法引入水轮机内部流场计算。其工作包括三维势流计算，二维、三维边界层计算，粘性流、湍流计算以及含沙水流的计算等。为将来用数值计算方法逐步取代模型试验作出了重要的开端。

荣誉职务

许协庆曾任中国力学学会第三届理事会理事，北京力学会第三届理事会常务理事，现任国际水力学会能量交换流体现象分部委员。他是一名学者，几十年来在自己从事的研究领域里孜孜不倦地追求；他也是一名体育爱好者，尤其喜爱乒乓球运动。运动使他有一个强健的体魄和充沛的精力来从事自己的研究工作。迄今为止，他在国内外学术刊物和会议上已发表有关论文60余篇。培养出硕士13名，博士12名。他们有的还在国外继续深造，有的已成为本学科学术带头人。

论著作品

1 许协庆，孙晓霞.多参数曲率变溢流面的水力特性.水力发电学报，1988，（3）.2 许协庆.绕半无限闸墩的压力分布和初生空穴数.水利学报，1962，（3）.3 许协庆，赵振国.二元圆弧及椭圆进水口的压力分布和初生空穴数.水利水电科学研究院报告，1963.4 许协庆，朱鹏程.河床变形问题的特征线解.水利学报，1964，（5）.5 许协庆.自由面重力流的一种有限元解法.水利学报，1980，（1）.6 许协庆，张庄，周雪漪.厂房顶挑流的有限元计算.水力发电学报，1983，（1）.7 张世雄，许协庆.水力机械转轮内部流动的三维有限元计算.水利学报，1984，（8）.