根据需求,主动开展基础研究

日期:2017/3/2

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?杨中,气动力学技术中心专家,主要从事气动力学方面的基础研究工作,包括气动设计技术和计算空气动力学两个方面。对标应用基础研究的目标,如何从技术问题提炼科学问题?如何采用可行的研究方法突破研究工作的重重障碍?这些都是杨中所在的基础技术部的特殊性所决定的必须在工作中提前思考和着力解决的问题。

加入商发以来,杨中时刻关注着发动机气动热力领域需要解决的重点技术需求。在压气机气动设计中S2流面的通流计算是最重要的设计工作,但是年轻的商发公司尚未建立可靠的通流计算体系,杨中了解到这一情况后主动请缨承担了压气机通流计算程序的开发工作,通过技术攻关开发了一套兼具分析和设计、适用单/双涵道构型、具备复杂物理模型的计算程序,建立了商发自主的压气机通流计算系统。在高压涡轮设计中,动叶叶尖的气热设计对于涡轮效率和冷却至关重要,他针对叶尖问题申请了航空科学基金专门进行探索,通过研究团队在数值和传热两个方面的深入研究发现了若干重要机理,并获得了优秀的结题评审结论。低压涡轮是航空发动机减重的主要部件,其减重设计思想是采用高升力叶型减少涡轮级和叶片,由于存在流动转捩这一复杂现象导致叶片设计极具挑战,杨中抓住涡轮内部流动转捩建模这一核心问题,创造性地提出采用伴随方法优化转捩建模,并基于伴随方法和转捩模型耦合的技术进行涡轮叶片的气动外形优化设计,根据这一想法申请了国家自然科学基金的资助以进行重点研究。在工作中他密切关注工程设计的基础技术需求和技术发展趋势,与团队负责人共同梳理出本团队的重点工作方向,确定了系统地构建自主的新型叶轮机械设计系统的工作思路,与同事密切协作、配合,在压气机和涡轮的气动设计技术方面开展了一系列研究工作。

在压气机通流计算程序的开发工作中通过持续攻关,杨中克服了开发难度大和工作任务重等困难,初步建立了商发在压气机通流计算领域的信心。这得益于他在工作中采用了合理的技术路线,即坚持完全自主开发和分步推进的策略。由于通流计算在压气机设计中的核心作用和技术敏感性,他得出无法通过现有的合作模式完成自主系统开发的基本判断,明确了自主研发、自我突破这一策略。在通流计算技术开发方面,他首先开展了广泛的文献查阅和调查分析,期间查阅了上百篇技术文献和多本学术专著,求教于资深的技术专家,系统梳理了压气机通流分析的原理、方法、发展趋势,以及国内外的应用情况和用户需求。然后通过详细论证确定了以流线曲率法为基础方案的分步推进开发策略,采用了从简单功能到复杂功能的分步开发技术路径,先后完成了具有单涵道分析、双涵道分析、单双涵道设计、复杂物理模型、三维流动效应等功能模块的程序版本。所开发的每一个程序版本及时提供给设计部门使用,及时提供技术支持、收集用户反馈、开展程序改进和升级。他甚至与设计部门的同事一起工作,从用户的角度审视开发需求、改进物理模型。开发工作中困难重重,他采用逻辑推理、试错迭代、咨询交流等多种方法逐步克服。在计算机程序开发方面,首先根据技术方案确定了程序框架,即进行程序的功能模块和数据结构设计;然后自顶向下开展每个功能模块的开发和调试;最后对程序的集成版本进行系统的数值和物理测试。其中代码的开发和调试是最耗费时间和精力的部分,他采取了集中时间进行密集开发的模式以确保较高的工作效率。

结合自身工作,杨中总结了几点工作经验与从事研究工作的同事分享:

一、建立信心。研究工作尤其是发动机研制这类技术附加值较高的工作必然面临各种困难,无法在教科书或者技术手册中找到所有答案。我们要对自己建立信心,勇于接受研究工作中的挑战;克服缺乏耐心、思维惰性、急于求成等负面因素的影响。

二、穷根究底。研究工作应该是基于物理世界客观规律,知其然并知其所以然,理解数据、方法和准则背后的物理原理是研究分析的基础,提炼技术难题成为科学问题系统地开展研究是技术突破的必由之路。

三、集中专注。人的精力是有限的,专注于一项主要工作集中攻关是取得进展的必要条件。“集中优势兵力各个歼灭敌人”的策略在研究中也同样适用。

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