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【船院故事】回眸我校流体力学实验室的建立
作者:动力学院…          文章来源:工学周报     点击数:     更新时间:2018/1/5 0:09:50

1984年到1985年,高考恢复并已重新走上正轨,大学的教学管理、教学大纲和教学课程也都恢复正常,有志青年怀着发奋苦学的信念,将知识就是力量,知识能改变命运,知识能使国家富强作为座右铭,不断地拼搏与奋斗。

我当时是哈船院的教员,1979年参加了我国第一座循环水槽建设。1982年通过学校有关部门鉴定和验收后,循环水槽投入正式的教学与实验使用。原船舶专业课中的阻力试验、螺旋桨敞水试验和船舶操纵性实验,都可以在循环水槽中进行,这与原来在31号楼中的小水池实验相比,上了一个新的台阶。除了满足专业课的实验外,循环水槽还可以用来做科研中的潮流发电、捞雷船试验和水下机器人试验。循环水槽的建设与使用,为我校相关课程的实验和科研提供了不小的便利,但作为船舶专业的重要基础课——流体力学,虽然恢复了课程,又有名教授授课,却一直苦于没有流体力学实验室相配合,理论严重地脱离了实践。老师在课堂上讲的理论知识、定义定理和数学推导显得苍白无力,课后学生纷纷反映流体力学课是“头疼力学、空谈力学和难懂力学”。我作为多年从事流体力学实验课的教员,也替学生操心和着急,想做一些实验设备,以解决学生当务之急,但又苦于没有建实验室的场地。

自从建了循环水槽后,在31号楼东头的小水池基本上不用了,东面又有50多平方米的大教室空着。我动了脑筋,想把这间大教室建为流体力学实验室,向主管部门打了报告。当时主管教学的教务长给我的答复是此教室留着准备给5系建国家水声重点实验室用。我并没有灰心和泄气,又硬着头皮去找杨曜根副校长,把当前建流体力学实验室的重要性、迫切性和学生的要求全告诉了他,请求优先给予照顾。杨副校长办事比较雷厉风行,有着说干就干、脚踏实地、为基层着想的作风。他马上与我商定时间,由他牵头,请教务长参加,让我带他们看看场地。他要听取多方面的意见,再拍板决定。我喜出望外,这预示着建实验室有希望了!当天,我早早来到现场,杨副校长听了我们的打算和难处,又了解了教务长的规划。从两方的重要性和迫切性来考量,最后杨副校长决定,这间大教室先给1系建流体力学实验室用,5系的重点实验室何时建还没有确定,可以暂时缓一缓,等重点实验室批下来,学校再做规划安排。我总算为流体力学课程争取到了将理论与实践相结合的场所。

在哈军工时期,我从1961年开始承担流体力学实验课的任务。当时我们的实验室与空军工程系的空气动力学实验室安排在一起,是幢二层小楼。一层安排演示实验,有雷诺实验装置、观察流线的烟风洞、演示卡门滑行的小水槽和供学生动手操作的飞机模型,内容很丰富。这些设备据说是空军工程系的专家、教授去欧洲访问时,向罗马尼亚、匈牙利这些友好国家采购来的。二层是4号、5号敞口直流式风洞。供我们造船专业使用的是4号风洞,由我们自己操作,可以无级调节风速。我们当时给学生做了自制毕托管和标准毕托管的校核试验,运用著名的伯努利方程测出自制毕托管的校正系数;测量圆柱体表面的压力分布;平板边界层的厚度和小展弦比机翼的阻力、升力测定。这些实验真是万花筒,种类丰富,理论和实践结合得也相当密切。因为造船专业的流体力学和研究飞行器的空气动力学有许多共性的东西,尤其是只要雷诺数相似,它们的模型试验还可以互换,即航空航天的飞行器、导弹、火箭模型可以在水池、水槽中测试,而水下潜器、潜艇模型可以在风洞中实验。雷诺数相似定理为流体力学和空气动力学带来飞跃的发展。

经过45年实际参与流体力学实验课的经历,我对实验课中的模型安装调试,试验数据的测量、分析、计算、处理,慢慢地由不懂到懂、不会到会,逐渐从感性摸索达到理性认知。特别是在1982年,我参加了由中国科学院北京中关村力学研究所主办的流动显示研讨班。在力学所的专家及北大、北航的教授们指导下,我掌握了用氢气泡法在小水槽中显示流体力学中著名的卡门涡街、槽道边界层分布和机翼两端的自由涡。将这些实验紧密结合流体力学中的理论课程,使学生们看得见、理解深,比烟风洞中的实验效果好。我以此为主题写了论文,并在教育部主管、南开大学主办的《实验室科学》上发表。

1983年,我参加了627所主办的讲习班,学习低速风洞设计原理,以及导流片、蜂窝器、阻尾网的处理计算等。我把所学知识应用在循环水槽的设计建设中,特别对教科书上雷诺实验设备进行了改进与创新。雷诺实验设备是1883年英国科学家雷诺研究制作的装置,能够做出理想的层流、湍流状态,但在实际操作中不稳定性极大,只要学生一走动,层流就会被破坏。我将低速风洞中学到的蜂窝器、阻尾网安装在实验设备中,大大增加了稳定性,试验做得很成功。牛利民教授看了实验后,感慨地说:我当年在哈工大上流体力学实验课时,雷诺实验的层流一条线做得很不理想,总是弯弯扭扭的。你做得很成功。”我将学生临界雷诺数测试的结果和总结报告写成论文,发表在我校主办的《应用科技》上。

流体力学实验室在实验室成员和任课教员的共同努力下终于建成,课程中的大部分实验我们都能够开展,包括有在循环水槽上测量圆柱体表面压力分布、在31号楼的大教室布置雷诺实验、小水槽的流态显示实验、烟风洞和水气两相流漩涡仪,又布置了测管道中的局部阻力、沿程阻力实验,小水槽中毕托管测流速临界雷诺数测试等。除了小展弦比飞机翼的阻力升力测定不能做外,大部分实验都恢复到军工时期的水平,不再是纸上谈兵,学生们的实际理解和应用都得到了提高,真正做到了将理论与实践相结合。

 

文章录入:B_xueying    责任编辑:赵琳琳 
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