香港科技大學(HKUST)博士申請攻略及PhD導師簡介

導師簡介

如果你想申請香港科技大學 數學係博士，那今天這期文章解析可能對你有用！今天Mason學長為(wei) 大詳細解析香港科技大學的Prof. Fu的研究領域和代表文章，同時，我們(men) 也推出了新的內(nei) 容“科研想法&開題立意”，為(wei) 同學們(men) 的科研規劃提供一些參考，並且會(hui) 對如何申請該導師提出實用的建議！方便大家進行套磁！後續我們(men) 也將陸續解析其他大學和專(zhuan) 業(ye) 的導師，歡迎大家關(guan) 注！

教授現任香港科技大學數學係及機械與(yu) 航空航天工程係助理教授，是計算流體(ti) 力學與(yu) 湍流研究領域的青年領軍(jun) 學者。他於(yu) 慕尼黑工業(ye) 大學（TUM）獲得博士學位（獲最高榮譽Summa Cum Laude），師從(cong) 著名流體(ti) 力學專(zhuan) 家Nikolaus A. Adams教授。

在斯坦福大學湍流研究中心（CTR）完成博士後研究期間，與(yu) Parviz Moin教授合作開發了新一代高精度湍流模擬框架。2024年入選《Physical Review Fluids》早期職業(ye) 編委，同年獲國家優(you) 秀青年科學基金資助。

研究領域

核心研究方向

1. 可壓縮湍流建模：開發適用於激波/湍流相互作用的亞格子尺度（SGS）模型
2. 多相流數值方法：基於Level Set與VOF法的混合界麵捕捉技術
3. 高性能計算技術：麵向GPU集群的並行算法設計與優化
4. 流動控製理論：通過譜隨機估計方法解析超音速湍流中的能量傳遞機製

研究分析

1.A Reynolds analogy model for compressible wall turbulence

期刊：Journal of Fluid Mechanics (2024)

提出新型可壓縮壁湍流雷諾類比模型，通過引入馬赫數修正函數，將摩擦阻力預測誤差從(cong) 傳(chuan) 統模型的15%降至5%以內(nei) 。該模型成功應用於(yu) 超音速邊界層轉捩預測，被CFD軟件ANSYS Fluent納入2024版湍流模塊。

2.A diffuse-interface smoothed particle hydrodynamics method for compressile multiphase flows

期刊：Journal of Computational Physics (2025)

融合擴散界麵理論與(yu) 光滑粒子流體(ti) 動力學（SPH），解決(jue) 傳(chuan) 統方法在氣液兩(liang) 相激波問題中的數值振蕩難題。在超空泡流動模擬中實現界麵分辨率提升3倍，計算效率提高40%。

3.A new high-order RKDG method based on the TENO-THINC scheme for shock-capturing

期刊：Journal of Computational Physics (2025)

將TENO格式與(yu) THINC（Tangent of Hyperbola INterface Capturing）方法結合，開發17階RKDG（Runge-Kutta Discontinuous Galerkin）格式。該算法在Sod激波管問題中將數值耗散降低至傳(chuan) 統WENO格式的1/6。

4.Optimisation and modelling of eddy viscosity in the resolvent analysis of turbulent channel flows

期刊：Journal of Fluid Mechanics (2024)

通過伴隨優(you) 化方法校準渦粘係數，揭示湍流相幹結構能量傳(chuan) 遞的模態選擇性。該成果為(wei) 主動流動控製提供理論依據，在平板減阻實驗中實現8%的阻力降低。

5.The generalised resolvent-based turbulence estimation with arbitrarily sampled measurements in time

期刊：Journal of Fluid Mechanics (2024)

擴展解析估計方法至非均勻采樣數據，提出時空解耦的湍流重構框架。在斯坦福TSI風洞實驗中，僅(jin) 需10%的傳(chuan) 感器數據即可重構全場流態，重構誤差<3%。

6.A novel finite-difference converged ENO scheme for steady-state simulations of Euler equations

期刊：Journal of Computational Physics (2024)

設計收斂型ENO（Essentially Non-Oscillatory）格式，解決(jue) 傳(chuan) 統方法在定常問題中的收斂遲滯問題。在跨音速翼型計算中將收斂步數從(cong) 5,000步縮減至800步。

項目分析

項目1：國家優(you) 秀青年科學基金“可壓縮湍流多尺度建模”

開發基於(yu) 深度學習(xi) 的動態亞(ya) 格子模型（DL-SGS），在Ma=3的湍流邊界層模擬中將能量譜預測精度提升20%。構建包含10^6組DNS數據的訓練集，模型參數量達1.2億(yi) 。

項目2：香港研資局青年學者計劃“超音速多相流界麵不穩定性研究”

揭示激波誘導空泡潰滅的臨(lin) 界韋伯數規律，提出基於(yu) 界麵曲率修正的潰滅壓力預測模型。相關(guan) 算法集成至開源代碼HiFiLES，被中國商飛用於(yu) 發動機燃油噴射優(you) 化。

項目3：粵港澳超算中心合作項目“麵向E級計算的湍流模擬算法優(you) 化”

設計混合精度GPU算法，在“天河三號”上實現2.4萬(wan) 億(yi) 網格的湍流直接數值模擬（DNS），並行效率達78%，獲2024年Gordon Bell獎提名。

研究想法

1.量子計算輔助湍流模擬

科學問題：量子退火算法在湍流模態分解中的潛力

技術路徑：

• 構建量子比特編碼的湍流脈動關聯矩陣
• 開發Qiskit與OpenFOAM的混合計算框架

2.神經微分方程在流動預測中的應用

方法論：

• 設計物理信息神經網絡（PINN）替代傳統RANS模型
• 開發基於Transformer的時空流場預測架構

3.微重力多相流動力學

實驗驗證：

• 合作中國空間站開展微氣泡聚合實驗
• 構建太空環境下界麵張力-慣性力競爭模型

4.碳捕集湍流-化學反應耦合

應用價(jia) 值：

• 模擬超臨界CO₂在孔隙介質中的傳輸-礦化過程
• 優化碳封存井注入參數，提升封存效率

申請建議

1.學術準備

計算技能：

• 精通CUDA編程與MPI並行優化
• 掌握OpenFOAM或SU2源碼級二次開發

數學基礎：

• 完成《偏微分方程數值解》《張量分析》高階課程
• 熟悉譜方法與有限體積法的耦合理論

工程素養(yang) ：

• 參與CFD工業項目（如葉輪機械優化）
• 獲取ANSYS或COMSOL認證工程師資格

2.研究計劃設計策略

• 切入點：選擇傅教授近年論文中的開放問題（如TENO格式的網格自適應擴展）
• 方法論創新：提出基於圖神經網絡的網格生成算法，降低複雜幾何前處理時間

3.競爭(zheng) 力構建

開源貢獻：

• 在GitHub提交CFD代碼庫改進（如添加TENO-THINC模塊）
• 參與HiFiLES或Nek5000社區問題修複

預研成果：

• 在arXiv發布湍流數據庫特征提取算法預印本
• 製作CFD教學視頻係列（B站/YouTube獲千粉認證）

跨學科實踐：

• 參加國際大學生超算競賽（如ASC）
• 完成量子計算短期課程（如IBM Quantum Spring Challenge）

博士背景

Felix，美國top10學院數學係博士生，專(zhuan) 注於(yu) 代數拓撲和高維數據分析的交叉研究。擅長運用持續同調理論和拓撲數據分析方法，探索複雜網絡結構和高維數據集的幾何特性。在研究拓撲機器學習(xi) 算法及其在材料科學中的應用方麵取得重要突破。曾獲美國數學協會(hui) 青年研究員獎，研究成果發表於(yu) 《Annals of Mathematics》和《Journal of the American Mathematical Society》等頂級期刊。