兴国必先强师，教师是立教之本，兴教之源。习近平总书记强调：“好老师要做到学为人师，行为世范”、“真正把为学，为事，为人统一起来，当好学生成长的领路人”。
欧美日逼视频教师们不忘初心，砥砺前行，投身土木工程各领域科技前沿，全面贯彻党的二十大和两会精神，不断提高自身科技创新“硬实力”。立德树人，修身治学，开拓创新，努力做到“为学，为事，为人”相统一，以蓬勃朝气和向上力量为中国式现代化建设和“双一流”人才培育助力。
从即日起，“耀熠土木——优秀师生风采展”系列推文将在欧美日逼视频官网和官方微信公众号全面上线，直面学院教师，聚焦立德树人、科学研究和社会服务，促进学院发展。本期让我们了解刘高志讲师。
个人简介
刘高志，湖南永州人，工学博士，讲师/工程师，2022年毕业于中南大学地球科学与信息物理学院地质资源与地质工程专业，2024年3月进入湘潭大学欧美日逼视频从事教学和科研工作。曾担任中海石油（中国）有限公司勘探开发研究院担任（助理）工程师，具有多年的项目和工程经验。长期以来主要从事多孔介质多场耦合数值模拟、岩石力学与流体力学数值模拟、数值模拟算法及有限元程序开发与应用研究。作为研究骨干参与国家“973”项目课题、国家科技重大专项专题、国家自然科学重点项目、国家自然科学基金及横向课题等多项科研项目。在《International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics》、《Ore Geology Reviews》、《Frontiers in Earth Science》、《Chinese Journal of Geochemistry》等国内外期刊上发表学术论文十余篇，并担任多个国际期刊审稿人。
科学研究
一、多孔介质多场耦合（力-热-流-化）非稳定问题程序开发
工程问题和地学问题通常会涉及应力场、温度场、渗流场以及化学场的作用。其中，单场问题通常较为简单，而多场问题通常会涉及多场之间的耦合作用过程使得问题变得相对复杂。这是因为多场耦合使得问题非线性化，可能会产生更为复杂的非稳定问题，常见非稳定性问题包括应力（变形）非稳定问题、渗流（温度）非稳定问题以及化学（反应）非稳定问题。这三类非稳定性问题一直是工程和地学领域热点研究课题。
目前还没有能真正实现应力场、温度场、渗流场以及化学场完全耦合的商业程序，这主要是由不同物理场具有多尺度特征以及不同数值方法其本身的局限性所导致的。因此，通过Fortran、C++和Python语言编写了一系列可用于研究三大非稳定问题变形、渗流、传热、传质、化学反应等多场耦合的有限元程序。其中，对于应力非稳定问题采用Goodman非连续接触面单元，对于渗流非稳定性问题使用了稳态摄动法，对于化学非稳定性问题基于不同基本变量进行编程及对比。
图1 基于Goodman接触面单元的非连续接触模型
图2 基于稳态摄动法的渗流非稳定模型
二、工程和地学领域中多尺度问题算法及有限元程序开发
在工程领域和地学领域数值模拟研究中普遍存在多尺度的问题，包括时间多尺度和空间多尺度问题。时间多尺度问题是指某些物理场作用时间尺度和其他物理场作用时间尺度不在一个数量级上，例如应力导致的破裂过程和地壳岩石中传热过程；空间多尺度问题是指研究目标空间尺度和影响区域空间尺度不在一个数量级上，例如岩石矿物颗粒尺度力学演化特征和区域地质尺度力学演化特征。多尺度问题是工程和地学领域亟待解决的课题之一。
目前常规的数值模拟方法普遍绕过这一问题而专注于同一尺度的数值模拟研究，进而难以实现工程和地学问题多场耦合演化过程模拟和边界条件和初始条件的准确定义。因此，提出了一种基于有限元法的空间双尺度数值模拟方法，该方法包含对大尺度模型和小尺度模型两轮计算模拟。大尺度模型可以预判异常的分布，进而建立精细的小尺度模型，同时为小尺度模型提供准确的边界条件。
图3 基于空间双尺度法的数值模型提出与验证
三、所开发的多尺度多场耦合算法及程序在工程和地学领域中的应用
在工程领域和地学领域中涉及多尺度多场耦合的问题很多，例如工程领域中极端条件下或涉危化物质的环境岩土工程以及能源地下工程，地学领域的大陆演化、地质造山和成矿系统等。这些问题通常涉及应力场、能量场、流体场和化学场的几个或全部作用场的耦合过程，同时也需要在具体的问题背景下在不同的时间和空间尺度方面进行深入讨论和分析。
目前对于工程和地学领域多场耦合问题的数值模拟实例研究较少，对多尺度多场耦合问题的数值模拟实例研究则更少。因此，通过以上针对工程和地学领域所开发的多尺度多场耦合算法及程序开展应用实例研究，论证了所开发的有限元程序和空间双尺度数值模拟方法在热液成矿系统等地学和工程领域问题数值模拟中的有效性和适用性，以便未来使用自编程序和所提出的多尺度方法对地学和工程领域问题开展进一步的数值模拟应用研究。
图4 基于空间双尺度法的多场耦合算法应用实例
社会服务
可开展的科研合作、工程咨询服务包括以下范围：
1、工程领域软件二次开发、特定功能模块程序设计与开发；
2、能源地下工程领域工程咨询服务；
3、环境岩土工程领域工程咨询服务；
刘高志老师电子邮箱：liu_gaozhi@163.com
