/AloeR/i_top_xjtu.jpg
新闻网首页 交大首页
主页新闻 综合新闻
教育教学 科研动态
外事活动 招生就业
院部动态 多彩书院
校园生活 思源讲堂
人物风采 校友之声
医疗在线 社会服务
媒体交大 新闻纵横
新闻专题 图片新闻
视频交大 理论园地
信息预告 校园随笔
 
 
【中国科学报】“林氏公式”的创始人走了
来源:中国科学报 日期 2019-12-25 16:07 点击:

把时间的指针拨向1982年,一篇中国学者发表在国际权威杂志《国际多相流》上的论文,一经刊发便得到英、美、日等国工程方面学者的普遍关切,文中以详实、充分的试验数据论证了“两相流孔板流量计算式”。

与国际上以往的经验性计算式相比,该计算式突破了压力和组分范围的限制,能通用于各种压力、组分和多种两相流体,扩大了两相孔板理论及其工程应用范围。此式被评为同类中的最佳式,被收入国内外多种著作。这个计算式的创建者是我国著名的热能工程学家、西安交通大学教授林宗虎,所以,该式又被称为“林氏公式”。

后来,他创立了国际上第一个脉动流动时的沸腾传热计算式,可用于光管和多种强化传热管,开拓了传热研究新方向;在多相流测试方面,他在“林氏公式”基础上,首先解决了用一个元件同时测定两相流量和组分两个参数的国际难题并获得专利和应用。1995年,他当选中国工程院院士。

2019年12月21日,林宗虎因病医治无效在西安逝世,享年87岁,这位始终在能源工程理论领域探索前行的长者,永远地离开了我们,但他一生科技强国、奋斗不息的精神将永远留存。

立志“科技强国” 自创“林氏公式”

1933年5月13日,林宗虎出生在浙江湖州市南浔镇。1937年,为了躲避日本侵略者,年幼的林宗虎被母亲带着迁往上海租界居住。林宗虎的父亲是一名财会人员,曾和华罗庚为邻。父亲总是以华罗庚勤奋学习最终成才的故事激励子女,在这样的教导下,林家的子女大都学理工和农医。

林宗虎小学就读于上海华山路正志小学,这所私立小学从三年级就开设英文和文言文、诗词等课程,这大大激发了林宗虎的学习热情。中学时,林宗虎就读于上海著名的天主教学校圣芳济中学,这个学校在新中国成立前,除公民和国语两门课外,全部采用外文原版,并由外国神职人员等用英语讲授。这让林宗虎有机会读了不少国外原著作品,为他的英语水平打下很好的基础。但教会学校的办学宗旨在于培养一批能为外国人服务的买办式人员,少年林宗虎目睹列强欺凌、日本侵略的种种事实,深刻感受到身为贫穷落后民族的苦痛和屈辱,他坚定树立成为一名科学家、“科技强国”的信念。

1951年,林宗虎考入交通大学机械工程系,大三时被分到锅炉专业。当时是解放初期,百废待兴,中国尚没有生产、设计直流锅炉的能力。为了让自己多学东西,他在做研究生毕业课题时主动增加难度,打算设计一个液态除渣拉姆金式高压锅炉。没有现成的资料可用,他挤出生活费购买苏联学者的著作,硬是凭自己中学时学过的俄文底子“啃”下了诸多大部头书籍,研读了大量俄文学术期刊上的论文。

1957年,在莫斯科动力学院教授魏佳耶夫和交通大学教授陈学俊的指导下,林宗虎完成了锅炉专业研究生学业。1958年,他带着一批学生,与上海锅炉厂技术人员合作,设计出中国第一台电站用的高压直流锅炉。

1974年,林宗虎成功解决了上海某电厂本生型直流锅炉严重的流量脉动问题,后来又参与指导了中国大蒸发量直流锅炉关键设备汽水混合物分配装置的研究。

1974年,上海锅炉厂要设计制造30万千瓦机组的近临界压力直流锅炉。次年,林宗虎参加了这个锅炉核心部件“汽水混合物分配器”的结构试验研究工作。工作中需要测量分配器各分管中的气液两相流流量和含气量,当时测量方法有多种,但计算式均适用于一种压力范围。

气液两相流体的管内流动除锅炉蒸发管外,在石油、化工、治金能、制冷等工程中是经常遇到的。在核电站蒸发器、各种沸腾管各式气液混合器、热交换设备、化学反应设备以及地热利用站等都存在管内两相流体需要测定其流量和含气率的问题。因此,如果能建立一个适用于各种压力和含气率的两相流体通用孔板流量计算式,将对这种测量方法起到积极的推广作用,在学术上也是对两相流体力学的一项贡献。林宗虎下决心要以此作为科研目标,建立一个两相流体通用孔板流量计算式。

完成分配器的研究工作后,林宗虎的研究才刚刚开始。他一头扎进了图书馆,查找1962年以来,国内各大图书馆收藏的国内外全部两相流孔板计算式及有关数据与论文,然后结合自己的高压试验数据,经过3年多时间,建立起国际上第一个能通用于各种压力的两相孔板流量计算公式。最终,以《用标准锐边孔板测量气液两相流动的干度和流量》为标题的文章发表在《西安交通大学学报》1979年第4期上。

这是林宗虎应用气液两相流理论、相似原理、全球近30位学者的试验数据以及他们自己测定的测量数据建立起来的两相孔板流量计算公式,有着厚实的理论基础和试验基础。

1982年,该计算式经林宗虎补充试验验证在国际权威杂志《国际多相流》上发表后,英、美、日等8国各种工程方面的学者来函赞许并索要资料。现在,该论文已收入国内外8种著作,在国际上被推荐为最佳公式,称为“林氏公式”,并被广泛应用。

结合国家需要 成果领先同行

1980年,林宗虎以讲师身份到美国迈阿密大学做访问学者。两年的时间里,他如饥似渴地学,几乎每天都工作到晚上12点后才休息,撰写并发表了8篇高质量论文,被美国同学戏称为“论文机器”。

正是在那个时期,林宗虎研究成功了脉动流动沸腾传热式。这一领域研究难度大,林宗虎对此进行了系统研究,仅该项试验的录像就拍了72卷,试验的数据摞起来有半米高。

1982年,林宗虎放弃了美国诸多优越条件,毅然回到祖国,继续在西安交通大学从事科研与教学工作。迈阿密大学还曾专门致信林宗虎:您在美国期间,处处表现出是一位热爱祖国的学者,有很强的业务能力。

在长期的科研生涯中,林宗虎形成了自己独特的科研观。他说:“科研是创新,其价值就在于在原有认识基础上的开拓和创新。因而科研就是要研究别人未做过的事情,要探索出前人未知的自然规律。”

林宗虎的科研成果主要分为三方面,即气液两相流体力学、沸腾传热学和多相流测量学。

在气液两相流方面,他创建的“林氏公式”被国际上推荐为最佳公式。他首先对U形管内两相流液体压降型脉动机理进行系统研究,创建其计算程序和脉动判别法,并成功地用于解决电站锅炉严重脉动问题。他应用能谱理论等创立了3种两项摩阻计算法和一种截面含气率计算式并被广泛应用。

他首先建立了气液两相流诱发管束卡门涡街振动的通用判别式和数值计算方法。用近10年的研究成果出版了国内外第一本研究气液两相流旋涡脱落特性的专著。

在沸腾传热方面,他创立了国际上第一个脉动流动时的沸腾传热计算式,该式可用于光管和多种强化传热管,开拓了传热研究的一个应用广阔的新方向。此外,他在冷沸腾传热、稳定流动沸腾传热等领域均有研究成果。

在多相流测量方面,林宗虎在“林氏公式”的基础上首先解决了用一个元件同时测量两相流量和组分两个参数的国际难题并获得专利和应用。他和博士生一起开创了一种全新的气液两相流体流量测量方法,即分流分相式方法,被国际学者评为是一种创新的方法,得到了发明专利并在油田注汽热采系统中得到广泛应用。

“万物是在发展变化的,只有创新才能适应事物发展,促进人类进步,无论从事科技、艺术或其他事业,取得成绩者毫无例外都要具有创新精神。我们要依靠创新驱动开发新技术、新产品,从而引领发展。任何事业,不创新、不进取都没有发展前途,要被淘汰。”林宗虎说。

上世纪80年代,在多相流测量学领域,要同时测量两相流流量及组分,必须用两个测量元件。由于每个测量元件前后均需一段长的直管,其长度是该管直径的数十倍乃至百倍,这不仅使管子里流动阻力增大,增加能源损失,也给整个仪器的安装、维修带来极大的不便。林宗虎想用一个测量元件来实现测量,这是个国际难题,攻破这个难题可不容易。

从1983年开始,林宗虎潜心研究,终于在1985年解决了用一个测量元件同时测定两相流量和组分的国际难题,并且该方法可用于各种压力。这个成果于1986年获国家专利并得到应用。在国际上,直到1994年,国外专家才发表相同方法的低压试验论文,也就是说,林宗虎的研究成果至少领先国际水平8年。

气液两相流的流量测定通常有两种测量方法,一种是均相测量法,误差较大,可达6%以上;另一种是分相测量法,所需气液分离器价格昂贵,此外管路复杂。林宗虎等经5年研究后,首创了一种全新的分流分相测量法,这种方法只需一个微型分离器即可显著提高测量精度,其误差可低于3%。按此法制成的仪表在价格上比进口仪表低数倍,而在测量误差上远比其他仪表高。

相关论文在2002年第四届国际多相流测量大会上发表时,国际评委评价称它是一种创新的巧妙测量方法。该方法已获得发明专利并在多个注汽热采油田得到应用,经济效益显著。某油田每年注汽费用达8亿元,应用此仪表对每口井注汽量进行按需监测注汽后,每年可节省注汽费1.6亿元。

笔耕不辍育人 自树树人典范

林宗虎常说,时间对每个人都是公平的,只有勤奋不辍的人才能收获丰硕的果实。及时将科研成果写成论文发表和勤于著作已是他常年养成的习惯。

林宗虎的第一篇科技论文发表于1962年。到2013年末的50多年当中,他和他的研究团队发表了约220篇科技论文,平均每年发表4至5篇。当论文积累到一定数量时,就出一本专著。

1978年,林宗虎出版了第一本专著,1987年至2015年,出版著作22部,差不多平均每年完成字数为35万字的著作一部,论著总字数超过900万字。其中包括锅炉著作7本、传热著作4本、测量著作5本、两相流体力学著作6本。

这些著作中,《气液两相流旋涡脱落特性及工程应用》所载全是他的科研成果,也是国际上首本专著,书中除了论述林宗虎团队研究得出的理论和试验成果外,还论述了两相旋涡脱落特性的工程应用。其中,专门论述了利用此特性的两相涡街流量计的计算原理和制作方法,并在2000年由林宗虎的博士毕业生李永光获得了这种流量计的国家专利。

《气液两相流和沸腾传热》《强化传热及其工程应用》《气液固多相流测量》这三本著作的出版合同是在1982年,林宗虎回国后与三个出版社签订的。1984年,林宗虎一面用英语为研究生讲授气液两相流和沸腾传热、强化传热及其工程应用两门新课,一面在遭遇父亲去世、妻子骨折卧床休养一年等家庭变故的情况下,在繁重的教学科研任务和忙碌的家事间隙,如期完成著作并在1987至1988年出版。

这三本书汇集了苏联、欧美和他自己的研究成果,具有国际创新意义。特别是《强化传热及其工程应用》,由于当时国内外尚无一本全面论述强化传热的专著,因而具有首创意义。

《管路内气液两相流特性及其工程应用》一书中,90%内容为他具有国际先进水平的科研成果。已在美国出版的两部专著,更是他与国际著名专家联袂合作的结晶,具有国际先进水平。

“1982年回国的时候,我曾计划这辈子要出版10本科技著作,实际上已经正式出版了23本,超额计划13本。”林宗虎说。

在人才培养上,林宗虎充分发挥学生的聪明才干,尽量让他们独立研究。遇到问题,他就和学生一起讨论,启发学生的思路。他指导学生写作论文并和他们一起发表科学著作,使学生在学术舞台上快速成长。

他性格随和,为人平和,一辈子与夫人相濡以沫、恩爱如初。他尊重学生,所带的博士、硕士都喜欢和他交谈,不仅谈专业,也谈生活和为人处世的准则,师生之间相处融洽。多年来,由林宗虎培养并获得学位的研究生近50名,博士后1名。

1995年,林宗虎当选为中国工程院机械与运载工程学部院士,那年他已经62岁。被评为院士后,林宗虎和研究团队共获得国内外专利12项,出版科技著作12本,培养出研究生38位、博士后1位,有一篇博士学位论文被评为“全国100篇优秀博士学位论文”。

在完成的众多科研项目中,有两项属于国际首创,其中一项就是经过10年系统研究、首次得出的发生两相涡街时的两相斯托拉赫数的通用计算式,以及对各种柱体发生两相涡街的系统研究;另一项是首创的气液两相流测量中的分流分相测量方法,此法与国际上其他方法相比,在经济和精度上都占优势。

2015年,林宗虎已经80多岁高龄,应邀撰写自传时,他平均每天完成3000字的工作量,一直坚持了5个月完成书稿。林宗虎用50余年的艰辛探索,实现了自己当一名科学家的心愿。他在多相流体力学、传热学和多相流测量学等方面做出了多项创造性成果,解决了多项国际难题。他在2016年接受媒体采访时说:“现今,我个人成为科学家的小梦想已经初步实现了,但是振兴中华的大梦想尚未完成,我还要和大家一起,为实现中国梦而贡献自己的力量!不能满足已有成绩,而应不断进取,不断攀登事业新高峰。”

原文刊载于2019年12月25日中国科学报第5版

报道链接:http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/12/352310.shtm?bsh_bid=5466833050&from=groupmessage&isappinstalled=0

文字:温才妃 李莉
编辑:朱萍萍

 
 
相关文章
读取内容中,请等待...
 
 
 匿名发布 验证码 看不清楚,换张图片
0条评论    共1页   当前第1
 
 
 
 
信息预告 更多
 
 
栏目新闻 
 
新浪微博   今日头条   微信
 
 
 
 
在线投稿 | 联系我们 | 管理登陆 | 新闻流程
 版权所有:西安交通大学党委宣传部 网站建设:网络信息中心
陕ICP备06008037号 网络信息中心提供网络带宽