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王正明:回忆在吴先生领导下参与工程设计与试验的往事
  文章来源:工程热物理研究所 发布时间:2007-07-25 【字号: 小  中  大   

    今年是我的导师吴仲华教授诞辰九十周年,作为吴先生的一名学生,曾长期在吴先生指导下学习和工作,对许多往事至今仍有清晰的记忆,本文仅记述本人在吴先生领导下参与实际工程设计与试验的一段经历。

    一九八六年,中国科学院工程热物理研究所承担了国防科工委下达的15000马力燃气轮机低压压气机样机的研制任务,航空部606所与3035厂为主要协作单位。在这次研制过程中,吴先生领导课题组全体成员,运用三元流动通用理论与在此基础上开发的一系列计算程序,成功地解决了许多关键技术问题,包括应用相似原理解决级间匹配问题;采用大预旋变几何后半部可转动进口导叶解决扩稳问题;采用正反问题相结合的气动设计方法实现动静叶型的优化设计;应用两类流面交替迭代的三元流动设计方法有效提高设计精度。该样机在试验时获得了一次成功的效果,其设计点的流量、压比和效率都达到了预定指标。

    该样机的研制采用斯贝原型低压压气机切顶加零级的方案。由于任务重,时间紧,难度大,吴先生要求课题组全体成员分工合作,全力以赴。在设计过程中,吴先生安排我承担动叶叶型的设计任务。按照三元流动通用理论的设计方法,在初始S2流面计算的基础上,可以得到沿径向若干个S1流面的形状和流片厚度的分布,以及进出口气流参数,接着应该进行的是在S1流面上造型。初始叶型的造型采用几何造型的方法,其中叶片基本形式的选择及落后角与叶片厚度分布的选择都是在吴先生的精心指导下完成的。再接下来进行的是S1流面正问题计算,计算发现零级动叶沿径向多个S1流面均出现了跨声速流场(静叶也一样),其中的激波损失对达到预期的效率指标显然是十分不利的。为了减少损失,提高机组的效率,吴先生认为必须对叶型进行优化设计。实际上能用于叶型优化设计的方法并不多,利用计算正问题反复修改反复试凑的方法是途径之一,但这种方法不仅工作量大,且有很明显的盲目性。另一种可行的方法是直接利用反问题程序进行叶型的优化,当时我已经研制了一种反问题程序,相关方法也已发表了论文,但尚未有工程应用的机会与经验。吴先生希望我能用反问题方法来试一试,对此我一开始是有些顾虑的,因为这可不是纸上谈兵,而是实实在在的设计。我实事求是地向吴先生谈了自己的疑虑,而吴先生则鼓励我对自己要有信心,指出科研成果本来就应该尽可能用到实际中去,科研成果只有经得起实践的检验才算得上是真正的成果。于是,在吴先生的鼓励下,我第一次把自己开发的正反问题相结合的优化设计方法与程序用到了真刀真枪的工程设计中。那时候,所里只有一台HP-1000计算机,运算速度很慢,大家都去上机,计算速度就更慢。为了赶进度,我们经常加班加点,有时在机房一算就是通宵。我们利用晚上的时间进行计算,把结果画出图来,第二天早晨八点钟吴先生一定准时到办公室来听工作汇报,让我们把各种形式的图布置在黑板上,帮助我们仔细分析计算中存在的问题。记得有一天晚上,吴先生知道我们在加班,还特地从家里来到计算机房,为我们送来了夜宵,吴先生细致入微的关心使当时在场的人无不为之感动。就这样,在吴先生的悉心指导下,我终于利用正反问题相结合的方法与程序顺利地完成了零级动叶的气动优化设计任务,而且,由于计算效果较好,相关程序也被成功地用于静叶的优化设计过程中。紧接着,在这项任务的主要协作单位航空部606所的努力下,压气机很快被加工出来。1987年冬天,吴先生冒着严寒,带领我们前往沈阳参加压气机的试验工作。刚开始,吴先生被安排住在离所较远的一处宾馆,而我们就住在所里的招待所,后来,为了工作方便,吴先生执意要从宾馆搬到招待所和我们住在一起,招待所的住宿条件很一般,两个人一个房间,凑巧的是使我有机会和吴先生在同一房间住了一段时间。现在回想起来,那时候吴先生实际上已经重病在身,我可以感觉到吴先生的身体状况已经大不如前,晚上经常要服安定才能入睡,就餐时也总是告诉食堂的师傅只想吃点蔬菜。606所的试验基地离所很远,我们每天白天乘大巴去试验基地参加试验,晚上回招待所再做数据的整理与分析工作。吴先生就是在这样的身体条件下,自始至终一直坚持在试验第一线。通过参与试验人员的共同努力,试验特别成功,机组的主要性能参数均顺利达到了设计指标。就在试验结束回京后不久,吴先生被确诊已染重病,并很快住院接受手术治疗。

    二十年前在吴先生领导下参与实际机组工程设计与试验的这一段经历,使我感触颇多,工作中吴先生的谆谆教诲让我体会到,作为一名科技工作者,特别是一名与“工程”二字紧密相关的科技工作者,仅仅写出几篇论文是远远不够的,必须在搞科研的同时就想到它的应用,每一项科研成果都应该经受实践的检验。同时,吴先生对工作一丝不苟,对科学执着追求,对事业无私奉献的精神也将永远深深地留在我的记忆中。

    作者简介:王正明,江苏武进人,1943年生,中国科学院工程热物理研究所研究员,博士生导师。1962-1967年就读于清华大学动力机械系燃气轮机专业, 1968-1978年在哈尔滨汽轮机厂研究所主要从事燃气轮机研究与设计工作,1978-1981年在中国科学院工程热物理研究所师从吴仲华先生攻读研究生,毕业后留所继续在吴先生指导下参与科研工作,1988年,曾与吴先生一起获中国科学院科技进步一等奖,现退休。

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