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拼搏人生 (一位中国大学教授的人生经历) 连载之三十八
送交者: 飞云弓长[♂★★声望品衔9★★♂] 于 2022-03-16 10:42 已读 7052 次 2 赞  

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作者   飞云弓长 6park.com

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第38章   荣获科技进步奖

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一、  无悔的进取 6park.com

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国家自然科学基金项目申报成功,使我在紧张的攻博期间,面临两个任务: 6park.com

1)博士学位课题研究; 6park.com

2)自然科学基金项目研究。 6park.com

为了圆满完成这两项任务,我只有加倍努力工作于科学探索。然而,这两个研究任务之间也有互相联系的地方。这是因为,自然科学基金项目研究,是我博士学位课题的部分内容。 6park.com

人在奋斗过程中,总是周而复始地面临各种问题。我在自然科学基金研究中发现,我需要大量的计算。当时正值上世纪90年代,当时计算条件的限制,我的计算工作遇到了麻烦。 6park.com

我们用的PC机是286计算机,它适应不了我要求的这种复杂而又庞大的计算任务。即使运用东北大学计算中心利用世界银行贷款,从德国进口的西门子计算机,计算速度也不敢恭维,也很慢,每进行一次计算得花费半个多小时。而我的研究课题需要大量的计算次数和海量的计算时间。这样下去,什么时候能得以完成计算工作,不堪设想。而且,如果在研究中需要不断地调整程序,还需要等待操作员来完成。这样,操作起来也很不方便。 6park.com

由于国内的客观条件,和我的科研要求相比有相当大的差距。我就想,如果能利用国外的大学里好一点的计算机来完成,也许能获得事半功倍的效果。 6park.com

人在顺利时,往往“说曹操曹操就到”。过了不久,我幸运地获得了一个校际学者研究访问的机会。这时已经到了1991年3月,我刚刚完成清华大学博士论文答辩,带着自然科学基金的研究任务,风尘仆仆地来到德国斯图加特大学,开始了我的为期一年的研究工作。 6park.com

这就是说,一方面,我来到德国斯图加特大学是以研究学者的名义,作为期一年的科学研究。除此之外,我个人还有一个目的,需要利用那里的先进的计算条件,在作校际交流课题研究的同时,还要进行国家自然科学基金课题的研究。 6park.com

德国斯图加特大学可以追溯到1829年,2004年为该校建校175周年。1900年该校获得了工程类学科的博士授予权,1967年该校改名为斯图加特大学。这所大学位于德国工业高度发达的巴登-符腾堡州的首府斯图加特,是德国九所顶尖理工大学联盟TU9成员,也是德国历史最悠久的工程技术高等学校之一。 6park.com

斯图加特大学有两个校区。一个校区在斯图加特市中心,叫Stadtmitte(城市中心)校区;另一个校区坐落于一个叫作Vaihingen的市郊城镇,叫Vaihingen校区。两个校区之间通过地铁相连,路程大约只要10分钟,来往非常便捷。 6park.com

我所在的技术热力学与热过程工程研究所(Institute
of Technical Thermodynamics and Thermal Process Engineering)位于斯图加特大学Vaihingen校区。所长斯提芬(Karl Stephan)教授是德国著名的传热学家,他的传热学理论造诣很深,在国际传热学界卓有名气。他的办公室内陈列着他出版的许多传热传质学领域的著作。斯提芬教授为人谦虚,温文尔雅,具有学者的风范。 6park.com

在研究所工作期间,我有幸参加了研究所举办的唯一一次郊游,并在此次郊游期间和斯提芬教授及研究所部分同事留下了一张珍贵的合影(见图37-1)。 6park.com

“尚先生,你有没有想做的研究题目?”我刚来到斯提芬教授的研究所时,斯提芬教授在和我的谈话中询问我想做什么样的研究题目。 6park.com

“我想作蒸汽膜状凝结传热研究这个研究题目。”我说出了我的想法。 6park.com

膜状凝结及其传热研究最早可以追溯到努塞尔特(Wilhelm
Nusselt)教授。他于1916年用分析的方法研究在垂直等温平板上饱和蒸气的层流膜冷凝问题
[1],开启了蒸汽膜状凝结研究的先河。他的这一研究已经加入了大学传热学教科书中。 6park.com

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37-1 和斯提芬教授及研究所部分同事合影 6park.com

(前排左起:斯提芬教授,我,研究所另一位教授) 6park.com


提起努塞尔特教授,我有必要介绍一下这位德国传热学界的先驱和传奇式人物。努塞尔特于1882年11月25日出生在德国纽伦堡。1907年在慕尼黑工业大学(Technische Universität München)学习机械工程,并于1913年至1917年在德累斯顿大学任教。在此任职期间,他在不了解白金汉π定理的情况下无师自通,开启了对流传热的量纲分析,并为进一步的传热分析打开了大门。在1917年至1925年间在瑞士和德国任教和工作后,他被任命为慕尼黑工业大学理论力学系主任。在那里,他在传热学领域取得了重要进展。1957年9月1日在慕尼黑去世。在流体力学和传热学中使用的努塞尔特数Nu便以他的名字命名。 6park.com

我和斯提芬教授说,我认为当前蒸汽凝结传热的研究还有许多上升的空间。科学发展到今天,我们已经有必要应用边界层研究的方法,严格研究蒸汽凝结传热中汽-液双膜流动和传热问题,探索其凝结传热传质系数,以便提高凝结传热研究的理论和实际应用价值。斯提芬教授对我的想法表示赞同。 6park.com

为了更好地支持我的科学研究,斯提芬教授特意推荐阿达麦克博士(Dr.Adamek)与我合作。阿达麦克博士为人和蔼可亲,温文尔雅,博士毕业后,曾经在美国宾州大学做过研究学者,专攻蒸汽凝结问题研究。 6park.com

我和Adamek博士的合作进行得很愉快。我们的课题研究在我离开斯图加特大学前圆满完成,我们合作的论文也于不久后发表在国际杂志上[2]。这是我在德国斯图加特大学一年的工作结晶。 6park.com

斯提芬教授的研究所拥有一个中等规模的计算中心,主机联网管理着分散在各个办公室的几十台电脑,由斯提芬教授专门指定的研究所员工(通常是指在研究所边工作边读学位的博士生)Mitarberter管理。 6park.com

计算中心的隔壁摆放着一排终端机。研究所的应届毕业生也可以利用这些计算机做他们的学位论文。我在这里也选择一台电脑,用于每天的研究工作,长期以来为计算机的计算能力不足而发愁的问题就此解决了。 6park.com

我通常在下班后的2-3个小时内,继续留在研究所做我的自然科学基金课题的研究,每天工作时间是10个小时以上。这样的工作时间使我不仅得以按时圆满完成校际交流的研究课题,也充分保证了我承担的中国国家自然科学基金的研究工作,利用国外的计算条件得以卓有成效的开展下去。 6park.com


二、  自然科学基金课题的理论研究成果 6park.com

我对国家自然科学基金课题的研究,取得了满意的研究成果: 6park.com

1.提出了牛顿流体层流对流边界层速度场的最优相似理论和转换方法。与德国人发明了80多年的Falkner-Skan变换相比,我提出的方法摈弃以流函数(Flow
function)和群论(Group theory)为基础的Falkner-Skan变换,避免了繁琐、深奥、过于抽象的理论推导。我提出的边界层速度场的最优相似理论和转换方法,是通过流体边界层控制体力学分析,结合边界层偏微分方程量纲分析方法研究出来的。在处理实际流体对流传热研究中,我提出的新方法便于掌握,实用广泛。尤其是,它使流体变物性对对流传热影响的深入研究成为可能,是深入研究实际流体对流传热学的重要理论方法。 6park.com

2. 我提出了一套完整的处理实际流体变物性的理论模型,其中包括:处理实际气体变物性的温度参数模型、实际气体的导热系数、粘性和比热的温度参数等新概念,用相关物理量随温度变化的标准实验测量值,确定了不同气体的温度参数;提出了液体(水)变物性的温度多项式模型;提出了蒸汽混合物变物性的浓度和温度加权模型。这些模型使实际流体变物性影响下的对流传热传质理论研究,得以具有实际应用价值。 6park.com

3. 我提出的流体边界层速度场最优相似转换理论和方法,以及流体变物性的理论模型,由于具有实际应用价值,很快获得了国际学术界同行学者广泛认可,并陆续得到应用。 6park.com

4. 我在研究中提出了实际气体自然对流传热系数公式,该公式已被国际科学界同行学者所应用,并被鉴定为国际上计算气体自然对流传热最精确的公式
[3,4]。该公式在国际对流传热学研究中,首次实现了对流传热学的理论研究结果付诸于实际应用。该公式的提出的意义还在于,这一研究成果改变了对流传热研究中,只有以实验为基础的经验公式才具有实际价值的固有观点。 6park.com

由于上述贡献,我以杰出科学家的资格,被收录于1999年美国出版的世界名人录。 6park.com

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三、  大温差下气体和液体自然对流速度场的实验测量 6park.com

关于国家自然科学基金课题的实验研究-大温差下的气体和液体自然对流速度场的实验测量,分别在东北大学和沈阳601研究所的激光测速仪上展开。
实验中分别以空气和水为介质来进行气体自然对流和液体自然对流速度场的实验测量。其中,空气自然对流速度场的实验测量在东北大学的激光测速仪上进行,该实验测量装置示于图37-2中。而水自然对流速度场的实验测量在沈阳601研究所的激光测速仪上展开(见图37-2和37-3)。 6park.com


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37-2  空气自然对流速度场的实验测量装置示意图 6park.com

1.微粒发生器,2. 驱蚊香室,3. 垫片, 4. 储存烟雾室, 6park.com

5. 铜线网,6. 等温平板 6park.com


    大温差下气体和液体自然对流速度场的实验测量旨在验证流体的变物性对层流自然对流速度场的影响。与考虑流体变物性相应的计算结果的比较发现,实验测量得到的速度场与相应的速度场数值计算结果吻合得很好。于是,可以发现考虑流体变物性影响的的流体边界层速度场的理论和计算结果是可靠的。由于考虑流体变物性影响下的流体边界层温度场和速度场是耦合的,而且流体对流传热决定于边界层的温度场,所以,考虑变物性影响的边界层传热相应的理论计算结果是可信的。 6park.com

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37-3   水自然对流速度场的实验装置和测量   6park.com

左1汪洋(我指导的学生),左2我 6park.com

四、  自然科学基金研究获奖 6park.com

我的国家自然科学基金课题研究于1992年圆满结束,取得了令人瞩目的研究成果和重要进展 [5、6、7、8、9],1995年我获得中国国家教委科技进步2等奖(见图37-4)。获奖项目的题目与我申请基金的题目大体相同,是“流体的物性变化对有相变及无相变的自然对流换热的影响”,我是第一获奖人。 6park.com

我的自然科学基金研究课题的获奖,基于我在博士期间研究课题中气体自然对流传热变物性影响的研究进展,为我从炉内辐射传热的研究,扩展到对流传热的研究领域奠定了基础,蕴含着恩师王补宣院士的宝贵心血。 6park.com


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37-4   国家教委科技进步奖证书 6park.com

我的国家自然科学基金课题研究的获奖,也得益于德国斯图加特大学斯提芬教授为我提供的良好学术环境,他对我做访问学者工作的邀请恰逢其时,斯图加特大学先进的计算条件提高了我的研究效率。而且,那里快捷的科学信息交流也使我及时获得科学启迪。这些都帮助我在较短的时间内圆满完成自然科学基金课题的研究任务,并成功获得国家教委科技进步二等奖。在此再次向德国斯图加特大学、向该校计算中心、特别是向斯提芬教授表示感谢!没有他们的支持,以当时在东北大学落后的计算条件,将会在很大的程度上拖这一课题研究的后腿。 6park.com

国家自然科学基金课题研究的成功获奖,也使我得以在此后不久的挪威研究基金会的课题激烈竞争中,脱颖而出。 6park.com

五、  从羡慕嫉妒恨说开去 6park.com

然而,祸兮福所依,福兮祸所伏。我出国进行研究学者的研究工作,不料,却遭到东北大学校内一些人的嫉恨。 6park.com

“尚德义想出国就出国,什么好事都摊上了。”这些人背后时不时进行议论。 6park.com

“尚德义呀!你出国太频繁了!”说这种不负责任话的人还有当时刚刚卸任的东北大学校长陆钟武。 6park.com

我不由得想起了一句成语“燕雀安知鸿鹄之志”。我出国进行的是研究工作,我没有借出国之机,在国外游山玩水,我出国是为了促进祖国研究事业的发展。哪有在国外游山玩水,就能得到国家科技进步奖的? 6park.com

我当然知道,这些人是见不得别人的好。 6park.com

君不知,这些抱有羡慕、嫉妒、恨,陈腐思维的人常常是由于羡慕而导致嫉妒,又由嫉妒而生恨。这些人,自己做不了什么事,全凭一张嘴,却专门算计别人。所谓人言可畏,就是指这些人拨弄是非的能力非同小可。 6park.com

说到出国期间在国外的生活,长期远离自己的家庭,妻子儿女,孤身海外,那是无边的寂寞。只有献身于祖国科学事业的责任感和上进心,促使我在那里顽强地拼搏。这些“羡慕嫉妒恨”之流怎能理解我的内心世界呢? 6park.com

说起这位前东北大学校长陆钟武教授,他说这样的话时出于一种“羡慕、嫉妒、恨”也许没有人相信,但我是相信的。对此,我想起了一件事。 6park.com

1981年,我留校任教,硕士导师、课题组长宁宝林老师让我去面见陆钟武老师,请他修改一下我起草的英文论文稿件。可是陆钟武老师接过稿子后,一味对稿子横挑鼻子竖挑眼,把稿子形容得一塌糊涂,却一个字也没有修改。我只好灰溜溜地拿着稿子回来了。 6park.com

后来,这篇稿子却原文发表在国外学术杂志上了,成了东北大学热能系在国外发表的第一篇学术论文。此后不久,陆钟武教授在向冶金部申请博士点时,在申报材料中把我这篇当时在本系唯一在国外发表的论文,说成是他领导的学术梯队的国际论文。而事实上,我却并不是他梯队的人。 6park.com

这件事至今回忆起来,仍然觉得很可笑。   6park.com

这位陆钟武教授,早在1958年在做东北工学院冶金炉教研室主任期间,就在大跃进的形势鼓舞下发明了“东工小平炉”,并获得在报纸上大肆宣传,《钢铁》1958年11期以“东工式1.5吨小平炉简介”为题做了报道,同年冶金工业出版社等媒体也做了介绍。由此,这位默默无闻的教研室主任声名鹊起,享誉全国。尽管这台小平炉因违背科学规律而胎死腹中,他却凭借东工式小平炉发明人的名声,于1965年被选为全国青联副主席,并于文革后1984-1991任东北大学校长。1991年他从校长岗位离任时,又推荐他的学生赫某任东北大学校长,之后赫某竟当了20年东北大学副校长及校长,给东北大学造成巨大损失。
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六、  在波鸿鲁尔大学作学术报告 6park.com

在德国斯图加特大学研究访问期间,我应邀访问了波鸿鲁尔大学并在那里做了一场学术报告,题目是 “气体自然对流传热的变物性影响”(见图37-5)。波鸿鲁尔大学(德语:Ruhr-Universität
Bochum;RUB)是位于德国境内北莱茵威斯特法伦州的知名的公立综合类研究型大学,世界著名。该校建立于1962年,是联邦德国时期成立的第一所大学,也是德国最大的大学之一。 6park.com

邀请我的是波鸿鲁尔大学热流体力学研究所(Institut
für Thermo- und Fluiddynamik, Ruhr-Universität Bochum)的H.Herwig 教授,工学博士,一位活跃在热流体和传热学领域的学者。 6park.com

Herwig 教授的研究课题领域和我非常接近,他对流体自然对流变物性影响的研究有很深造诣。令我感到欣慰的是,
Herwig 教授研究所的一位非常热情的同事,他在我做学术报告开始前特地嘱咐Herwig教授,要和我俩共进午餐(见图37-6),我又意外又高兴。
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37-5   在波鸿-鲁尔大学做学术报告
(1992年) 6park.com

(我的身后是Herwig教授)










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37-6   和波鸿鲁尔大学教授合影(1992年) 6park.com

(左起:Herwig
教授,我,Herwig 教授研究所的同事) 6park.com

Herwig 教授非常好客,专门设家宴招待我这位来自中国的学术同行。他的夫人,一位心理学教授,亲自下厨为我们做饭。我在德国同行教授家里用餐,喝着德国啤酒,享用教授夫人兼大学心理学教授亲自下厨做的牛排、各种叫不出名的菜肴和可口的色拉,大家你一言、我一语地亲切交谈,感到非常惬意。这次的学术交流给我留下了难忘的印象。 6park.com

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参考文献 6park.com

1. W. Nusselt, Die Oberflichenkondensation des Wasserdampfes, Z.Ver.D
Ing.60, pp.541-569, 1916. 6park.com

2. D.Y. Shang and T. Adamek, Study on laminar film condensation of
saturated steam on a vertical flat plate for consideration of various physical
factors including variable thermophysical properties, Warme-und
Stoffübertragung 30,pp. 89-100, 1994. 6park.com

3. G. Taton, T. Rok, E. Rokita, Temperature distribution assessment during
radiofrequency ablation,IFMBE Proceedings 22, pp. 2672–2676, 2008; 6park.com

4. G. Taton, T. Rok, E. Rokita, Estimation of temperature distribution
with the use of a thermo- camera, Polish Journal of Medical Physics and
Engineering, Vol. 14, Issue 1, pp. 47-61, 2008. 6park.com

5.D.Y. Shang and B.X. Wang., The deviation of heat transfer calculation
for laminar free convection of gas due to ignoring the variable thermophysical
properties, Warme-und Stoffubertragung, 28, 33-36, 1993. 6park.com

6. D. Y. Shang and B. X. Wang, Effect of variable thermophysical
properties on laminar free convection of gas, Int. J. Heat Mass Transfer,
Vol.33, No.7, pp.1387-1395, 1990. 6park.com

7. D. Y. Shang and B. X. Wang, Effect of variable thermophysical
properties on laminar free convection of polyatomic gas, Int. J. Heat Mass
Transfer, Vol. 34, No.3, pp. 749-755, 1991. 6park.com

8. D. Y. Shang and B. X. Wang, Measurement on velocity of laminar
boundary layer for gas free convection along an isothermal vertical flat plat,
3rd UK National Conf on Heat Transfer / 1st European Conf on Thermal Sciences,
Sep. 16-18, 1992. 6park.com

9. D.Y. Shang, B.X. Wang, Y. Wang and Y. Quan, Study on liquid laminar
free convection with consideration of variable thermophysical properties, Int.
J. Heat Mass Transfer, Vol. 14, No. 14, pp. 3411 - 3419, 1993. 6park.com

 

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