||
舒玮(1932.5-2007.1),实验流体力学家。1932年5月16日出生于云南省鹤庆县,1953年从云南大学土木系毕业后到天津大学任教。1957年至1959年在清华大学第一届工程力学研究班学习。1983年任天津大学力学系教授,1990年被国务院学位委员会批准为博士生导教师,1992年起享受国务院特殊津贴。曾任天津大学力学系系主任,中国力学学会第四、五、六届理事会理事,第五届理事会常务理事、流体力学专业委员会副主任委员,中国仪器仪表学会副理事长,天津市力学学会副理事长。舒玮教授长期从事流体力学实验技术研究,为我国实验流体力学的发展做出了重要贡献。先后研究成功电容法测水流掺气率、激光多光束干涉法测狭小气流密度场、微机控制风洞闭环调速、氢气泡流动显示的数字图像处理、等流体力学实验技术。从理论上研究了湍流中散射粒子的跟随性问题,与同事合作研制成我国最早一台激光多普勒测速仪。用激光测速和锁相环跟踪技术测量了国际上有争议的脱落频率不连续跃变问题。用激光测速、热线测速和条件采样、子波分析技术研究湍流边界层内的猝发频率,发现了柔性壁面、人工扰动对相干结构的控制作用等,1979年获得天津市科技成果一等奖,1989年、1994年获得国家教委科技进步二等奖,2003年获得天津市自然科学一等奖。舒玮教授一生热爱教育事业,为人师表,追求真理,教书育人,将毕生的精力和心血贡献给天津大学流体力学实验室的建设和发展,1990年他主持的天津大学流体力学实验室被评为全国高等学校实验室工作先进集体,本人多次被评为天津大学和天津市优秀教师, 1991年被评为全国优秀教师,1997年获得国家级优秀教学成果一等奖。
一、 成长经历
舒玮1932年5月16日出生于云南省鹤庆县一个知识分子家庭,父亲舒云昌经常教育子女发奋读书,正直做人。家庭教育对舒玮一生勤奋好学,追求真理,为人正直产生了重要的影响。1949年3月,在昆明求实中学读高中二年级的舒玮受周围进步同学影响,加入了中国民主青年同盟,积极参加反对内战,迎接全国解放,建立新中国的斗争,多次参加反对内战的游行示威活动,由于他个子小,不引人注意,经常巧妙绕过警察的封锁,翻越学校围墙为学生会张贴传单标语,传递消息,送水送饭。由于舒玮在学生中的进步表现,昆明解放后先后被同学选为五华中学学生会主席,昆明市东南区学联主席,昆明市第一届人民代表会议代表,云南省第一届学生代表会议代表。
1950年9月舒玮高中毕业后考入云南大学土木系学习,云南大学土木系是在原来西南联大土木系的基础上建立的,师资教学水平较高,舒玮在这里受到严格的土木和水利专业的正规培养,为后来从事流体力学教学和科研工作打下了良好的基础。1953年舒玮从云南大学土木系毕业后,由于学习成绩优异,被分配到天津大学水利系水能教研室任助教。2个月后,由于学校发现舒玮的数理基础较好,业务能力较强,又把他调到基础课部理论力学教研室从事理论力学的教学工作。为了教好理论力学课程,他把大学的理论力学课程又重新学习了一遍,为了不影响同宿舍的其他人休息,他自制了一个遮光的灯罩用于夜晚读书。由于刻苦钻研业务,教学水平提高很快。1957年1月,舒玮被天津大学推荐参加第一届清华大学工程力学研究班学习。在力学班,他非常珍惜这难得的学习机会,如饥似渴地学习力学知识,连L.Prandtl的《流体力学概论》书中每页下方的小字注解都认真研读。在清华力学班学习期间先后参加了钱学森先生指导的“电阻式掺气浓度仪的试制和研究”、“山西陡坡溢洪道定型设计模型试验研究”、“高速掺气水流研究”等科研工作,集体编著了《工程水动力学》。在《科学记录》期刊上发表了“掺气浓度电测仪器的新形式”等研究论文。
1959年底他从清华大学工程力学研究班毕业后,立即投入到天津大学应用力学专业的建设,协助校长张国藩先生建立流体力学实验室,参加建造流体力学实验室的回流式风洞。他和应用力学教研室的老师们以及南开区木型加工厂的师傅们一起用学校盖办公楼剩下的一级红松,经过烘干,再用煤油浸泡,然后再烘干,再浸泡,如此反复多次,使煤油完全浸入到木材纤维中,保证木材今后不会变形。用这样的木材,在“三年困难时期”极端困难的条件下,忍饥挨饿,全部采用手工加工的方式,经过几位八级木工师傅的“精雕细刻”,在1963年终于建成了一座高品质的低速回流式风洞,说它精雕细刻一点也不过分,因为风洞四个拐角的几十片长达两米的机翼形拐角导流片,完全是手工用塞尺一点点加工出来的。即使在今天有很先进的木工机械的条件下,也很难加工出如此精致的翼型。这座风洞由于气流的均匀性、稳定性非常好,一直作为天津市计量局气体流量仪表的校验标准。这座风洞历经五十年,现在仍然运行良好,在教学科研中发挥着重要作用。英国皇家学会会员,著名流体力学家,剑桥大学的M.Gaster教授亲自在这个风洞上作过实验后说:“我相信你的实验结果。我的实验可能有某些错误。用激光测速研究这一问题,你们是第一”。
二、 在实验流体力学领域的研究成就
舒玮一辈子也不会忘记在力学班学习最后答辩时钱学森先生的教诲:“要重视实验,只有理论没有实验的论文,不是好论文。我国老一辈科学家在国外偏重搞理论研究,是因为当时国内没有实验基础,不得不依附外国人的实验设备。结果是,外国人的实验搞到哪里,我们的理论就跟到哪里。难道新中国的知识分子就不能建立自己的实验基地,还要继续依附外国人,让我们的理论研究带有半殖民地色彩吗?”这些充满着期望的呼唤声象磁铁一样吸引着他。老一辈科学家的真切体验,更使他感到实验工作的重要性,“没有自己高水平的实验基地,就不可能有高水平的科研成果,科学技术就不可能有重大突破,赶超世界先进水平也就成为一句空话”,舒玮下定决心,“要创建世界一流水平的流体力学实验室。”1959年,他回到天津大学后,在老校长张国藩先生的支持下,开始了建设流体力学实验室的艰辛历程。1963年建成低速回流式风洞后,1964年流体实验室开始自行研制当时世界上刚刚出现的最先进的湍流测量仪器——热线风速仪。但是好景不长,此后接二连三的政治运动,使流体力学实验室的科研工作被迫中止。在“十年动乱”中,造反派把流体力学实验室当作反动学术权威的黑据点,要砸毁风洞,舒玮冒着生命危险向军代表陈述风洞在国防科技中的重要作用,军代表命令将实验室贴上封条,才使风洞幸免于难。“文革”后期,他就在贴着封条的风洞实验室里和同事一起从事科学研究,研制出气流射流元件以及射流元件中狭小气流场的光学测量方法。最困难的时候,实验室只有他一个人在坚持工作。粉碎“四人帮”以后,舒玮满怀信心地投入到流体力学实验室的建设中,功夫不负有心人,经过26年的艰辛努力,终于建成了一个具有国内一流水平的流体力学实验室。先后研制成功“用电容法测量水流掺气浓度”、“激光多光束干涉法测量狭小气流密度场”、“用微机分析处理氢气泡流动显示图像”、“微机控制低速风洞的闭环调速”、“三维粒子图像测速技术”等流体力学实验技术,将激光、微机、自动控制等技术应用于流体力学实验研究,促进了流体力学实验技术的发展。在1986年10月召开的“实验室建设工作现场鉴定会”上,来自全国三十余所高校的四十多名专家学者的评价是:“完全依靠自己力量建起来的天津大学流体力学实验室拥有一批功能齐全的现代化仪器设备和一支智力密集的科研队伍,已处于国内领先地位。”就这样,从设计到施工,从调试到应用,从只为教学服务到开展科研工作,一步一步,经过多年的建设和不断完善,终于建成一所国内有特色的流体力学实验室。实验室规模不是很大,但在流体力学测试技术和科研成果方面却居全国先进行列,在实验方法和测量技术上和目前国际水平相当。
1975年舒玮开始从事激光测速技术的研究工作,1978年,他在查阅资料时,发现日本北海道大学应用电器研究所所长三品博达发表的有关激光测速信号的理论分析有错误,于是,经过分析、计算,发表了题为“双光束激光流速计多普勒信号的理论分析”的论文,指出了三品博达教授的错误。两年以后,收到了三品博达教授的回信“舒玮博士,非常感谢您指出了我的错误,您对激光流速计多普勒信号的理论分析是正确的。”针对当时国内外专家学者争论不休的“激光流速仪所测的流场内悬浮粒子的速度能否代表流体的速度”这个很有价值又很难搞清楚的问题,他充分利用自己实验室的有利条件,探索湍流中微小粒子运动的跟随性问题,得到了非定常Stokes方程——BBO方程的精确解的解析表达式,并经过实验所证实,解决了激光测速技术理论上的一个难题。并由此指出,在低速条件下,空气中粒径在1微米以下,水中粒径在10微米以下,粒子速度与流体速度之差完全可以忽略,激光流速仪所测流场内悬浮粒子的速度可以在足够精确的程度上代表流体的速度。从而为激光流速仪的应用提供了理论依据。1978年他的课题组研制出国内第一台“JCY-I型激光多普勒流速计”,获得1979年天津市科技成果一等奖。此后,“柴油机扫气试验流场分析”、“圆管湍流流量的测量”、“激光多点流速测量”、“卡门涡街发射频率的跃变”成功地应用于工业生产和环境保护监测等领域,并开发出 “激光测速散射粒子的选择”、“激光多普勒测速原理性实验”等教学实验。1985年,“激光测速理论及技术研究”被国家教委评为优秀科技成果项目。80年代后期,舒玮将研究方向转向湍流的实验研究。湍流是一个世界性的基础研究难题,已有100多年的历史,湍流研究的进展和突破将在基础科学和工程应用方面产生重要的影响。舒玮利用多年积累的实验条件和技术,积极开展湍流的实验研究,先后用激光测速、闭环锁相等技术获得了物体绕流旋涡脱落频率的连续记录,回答了国际上有争议的物体绕流旋涡脱落频率不连续跃迁问题。此后,用激光测速和条件采样技术研究了湍流边界层内的猝发频率以及湍流边界层相干结构的控制与湍流减阻,发现了柔性壁面对湍流相干结构猝发的抑制作用,提出了局部平均速度结构函数等湍流新概念,提出了用子波分析技术检测湍流相干结构猝发时间尺度的能量最大准则。先后完成了国家自然科学基金重点资助项目国家自然科学基金重点项目“湍流基础研究”、“湍流及其控制”、“湍流大尺度相干结构的理论与模拟研究”、国家“九五攀登计划”项目“流体及空气动力学关键基础问题研究”等国家重大、重点项目,以及5项国家自然科学基金项目和2项教育部博士点基金项目。与他人合作发表论文100余篇以及《流速测量技术》、《工程力学手册(第二篇流体力学含水动力学测量)》等著作。1989年、1994年先后两次获得国家教委科技进步二等奖,1991年获得国家教委科技进步三等奖,2001年获得天津市自然科学三等奖,2003年获得天津市自然科学一等奖。著名流体力学家谈镐生院士评价舒玮的科研工作“舒玮具有良好的理论基础,又精于实验,在理论与实验的结合上很出色,符合当代国际力学领域的方向。”著名流体力学家林家翘院士参观天津大学流体力学实验室后赞扬说:“天津大学的研究工作很有特色,有的工作比国际上做得好。”
坚持真理,淡泊名利
1982年7月,舒玮教授为鉴定组组长去某地主持一个科研成果的鉴定会,这次鉴定会得到了当地科委、机械局的重视,科委付主任及机械局局长亲临“指导”。在讨论鉴定意见时,这二位官员“指导”鉴定组必须写上“国内首创,国际先进水平”的鉴定意见,经过多次磋商,舒玮代表鉴定组实事求是地将鉴定意见写为“国内首批研发成功,接近国际先进水平”,但那位局长仍坚持己见,十分蛮横,非按他的意见写不可。为了坚持真理,舒玮老师和鉴定组副组长先后离开了鉴定会。令人不可思议的是,鉴定会正副组长都缺席了的鉴定会仍召开不误,而且按那位局长的意见写了鉴定意见,鉴定会“圆满成功”地结束了。约2个月以后,舒玮老师还接到了鉴定会的鉴定成功“文件”。只是组长,副组长的名字都是铅印,而非本人签字。
舒玮教授担任天大流体力学实验室主任后,十分重视基础建设。他虽然研发成功了激光多普勒测速仪,但仍认为流速的基准还是皮托管。上世纪七十年代末,周恒院士去英国访问,回国前问他带件什么礼物送他,那时候改革开放伊始,什么录音机、电视机……等在国内都还是稀罕之物,而舒玮教授却说如可能,你为我带一支英国NPL(英国国家标准实验室)的皮托管回来,周恒院士从英国买了一支NPL皮托管,又进行了标定,连同标定证书一同带回国内送给舒玮教授。,舒伟教授如获至宝,将皮托管连同标定证书放在了实验室的保险柜中,作为国内标定皮托管的标准沿用至今。
1998年是中囯力学学会理事会的换届年,舒玮教授原是第五届理事会的常务理事,在换届时,被有关方面推举为第六届理事会副理事长的候选人。他听到后十分不安,给时任学会第五届理事长的中囯科协副主席庄逢甘院士(1925—2010)写信,坚决辞去副理事长候选人,建议让给年轻的学者担任。
为人师表,教书育人
舒玮教授一生热爱教育事业,为人师表,教书育人,先后讲授过《理论力学》、《流体力学》、《气体动力学》、《流体力学实验技术》、《湍流理论》等课程,他备课认真,讲课生动、形象、风趣,教学效果优秀,深受学生欢迎。笔者至今仍然清楚地记得如何在飘着油花的汤里用筷子划出卡门涡街,仍然记得圣母玛丽亚像上飘起来的裙子就是卡门涡街的流动显示,记得如何用《朋友》这首歌中蝴蝶飞过窗口的例子来区分流体力学的拉格朗日观点和欧拉观点。他对待学生既关心爱护,平易近人,又严格要求,大胆使用。他从不以专家权威自居,经常和学生以平等的方式一起讨论问题,注意发挥每个学生的特长,认真听取学生在科研中的意见和想法,和学生谈话从来都是以商量和建议的口吻。对学生查阅的文献资料比学生阅读的还认真,在他阅读的文献资料上经常可以看到写得密密麻麻的批注。
1976年8月,舒玮领导的课题组和天津自动化仪表十厂联合研制激光多普勒流速仪,天津自动化仪表十厂派来的三位同志文化基础较差,只有一位是中专水平,其余两位都是初中毕业,文革的十年浩劫,知识无用论的泛滥,他们都没有学到什么东西,甚至连最基本的三角函数都不会。但作为科研小组负责人的舒玮老师并没有看不起他们,一方面,让他们跟随当时的工农兵学员一同听课,提高他们的文化水平,另一方面在工作中循循善诱,悉心指导,对他们提出的问题总是和颜悦色地给予解答,从没流露出不耐烦的表情,有时他们都感到不好意思了,但是舒玮老师总是鼓励他们多提问题,千万别不懂装懂。在课题组天大老师们的耐心指导下,加上课题组全体成员的共同努力,经过一年多的艰苦工作,终于自行研制出JCY—I型激光多普勒流速仪,获得1979年天津市科技成果一等奖。1996年春季,舒玮教授65岁的时候,为了帮助新成立的汽车工程专业,在身患糖尿病、胃溃疡、三叉神经痛等多种疾病的情况下,仍然给汽车工程专业的本科生新开《汽车空气动力学》课程,亲自给本科生带教学实验,结果由于过度劳累,突发耳聋,每天从医院输完液,仍然坚持到教室给学生上课。2006年在查出患病前夕,还忍着病痛的折磨,给最后一名博士生精心修改了博士学位论文的第一章,然后他嘱托笔者照他修改的样子给这名博士生修改完论文。
他将毕生的精力和心血贡献给天津大学流体力学实验室的建设和发展,甘当人梯和铺路石子,以身作则,提携后人,他多次把出国进修和考察的机会让给年轻的教师。一位与他长期共事的年轻教师,对激光多普勒测速技术很有研究,舒玮认为他比自己年纪轻,知识面宽,思路敏捷而且事业心强,就把自己出国进修的机会让给他,积极鼓励和支持他到丹麦深造。一个冬天的晚上,研究生在去食堂吃晚饭的时候忘记了关实验室的水龙头,水溢出了水槽,他刚从北京出差回来,还没脱大衣,接到传达室的电话,第一个到实验室扫水,把鞋全湿透了,此时他已是年近七十岁的老人。
80年代初,同教研室一个老师去美国开会,告诉他美国出版了流体力学教学电影,都是美国一些最知名的流体力学教授演示讲解的教学实验,对流体力学教学很有帮助,在当时的天津大学校长史绍熙先生支持下,动用了天津大学专家招待所盈余的5千美元外汇,历经周折,直至最后找到当时的外经贸部部长陈慕华审批,终于引进了十四部流体力学教学电影,直到现在这套流体力学教学电影仍然在教学中发挥作用,开始时是用电影放映机放映给学生看,后来随着有录像机,VCD、DVD机,舒玮又将这部教学电影相继制作为录相带和VCD和DVD光盘,以更方便在教学中使用,国内很多学校都拷贝并使用了这套流体力学实验的教学电影。他还将这套教学电影无偿提供给北京大学周光坰教授,供周光坰教授等撰写《流体力学》(面向21世纪教材)的配套光盘时使用,使这套当时极不容易引进的流体力学教学电影受惠于国内更多高等院校的师生,发挥了更大的作用。1985年实验室第一次获得世界银行贷款13万美元,按照规定,可以从中拨出一部分作为出国考察的费用,但是他毅然放弃出国考察的机会,把这笔贷款全部用于引进当时世界上最先进的全套6通道热线风速仪,他说:“实验室能够向同学们提供先进的技术设备,他们学到的东西和发挥的作用比我一个人出国得到的东西要多得多”。目前这套热线风速仪和热线探针焊接、标定系统仍然在教学、科研中发挥重要作用。1991年第二次世界银行贷款,供应商暗示他,如果在谈判时他不压低价格,就给他提供出国考察的机会,他同样不予理会,把供应商的价格压低了20%,为学校引进了当时世界上最先进的五光束三分量激光多普勒测速仪。他主持的天津大学流体力学实验室1990年被评为全国高等学校实验室工作先进集体,他本人多次被评为天津大学和天津市优秀教师,1991年被评为全国优秀教师,《流体力学提高教学质量的改革》1996年获得天津市优秀教学成果一等奖,1997年获得国家级优秀教学成果一等奖。
致谢
本文的写作得到了清华大学航天航空学院工程力学系张兆顺教授、天津大学机械学院力学系王振东教授、天津大学自动化学院张涛教授、天津大学档案馆的大力支持和帮助,天津市自动化仪表十厂薛芳汶先生、重庆自动化所毛新业先生提供了大量珍贵资料和写作素材,王振东教授反复审读了全文并提出了重要修改意见,舒玮教授的女儿舒自芳女士也审读了全文并提出了修改意见。对以上人士和单位的大力支持和帮助本文作者一并表示衷心感谢。
附录:舒玮教授主要学术论著
【1】 掺气浓度电测仪器的新形式,科学记录,1959,3卷8期;303-305
【2】 舒玮,用幂数湍流阻力式求尾流及射流速度分布,1964,天津大学学报,16期:95-106
【3】 舒玮,王仕康,用激光反复反射干涉法测量射流元件的气流,1973,天津大学学报,1期:63-73
【4】 舒玮,王仕康,双光束激光多普勒流速计研究,1978,天津大学学报,1期:28-42
【5】 舒玮,王仕康,双光束激光流速计多普勒信号的理论分析,1978,天津大学学报,1期:43-49
【6】 舒玮,湍流中散射粒子的跟随性,1980,天津大学学报,1期:75-83
【7】 舒玮,郭晓明。低雷诺数下圆柱体的漩涡脱落频率。力学学报,1987, 19(1):15~21
【8】 舒玮,唐宁。湍流边界层的猝发频率。力学学报,1989,21(4):391~395
【9】 Shu wei, Liu Weiming。The effect of complant coatings on coherent structure in turbulent boundary layers。Acta Mech.
【10】 张洪泉,舒玮。混合层中漩涡合并与撕裂的数值研究。中国科学,1990,A(12):1288~1295
【11】 幺胜洪,舒玮。壁湍流外层周期扰动对内层脉动特性的影响。中国科学,1991, A(1):47~54
【12】 孙葵花,舒玮。湍流猝发的检测方法。力学学报,1994, 26(4):488~493
【13】 汪键生,张金钟,舒玮。提取壁湍流相干结构的数字滤波法。力学学报,1995, 27(4):398~405
【14】 姜楠、舒玮,壁湍流相干结构的辨识,实验力学,1996,11(4):494-500
【15】 石建军,舒玮。固壁温度对壁湍流相干结构的影响。力学学报,1997,29(1):17~23
【16】 姜楠,王振东,舒玮。子波分析辨识湍流猝发事件的能量最大准则。力学学报,1997,29(4):406~412
【17】 Jiang Nan, Wang Zhen-dong, Shu Wei, Extended self-similarity scaling law of multi-scale eddy structure in wall turbulence,Applied Mathematics and Mechanics,2000,Vol 21, No 9: 1016-1023
【18】 舒玮、姜楠,湍流中涡的尺度分析,空气动力学报,2000,18卷,增刊:89-95
【19】 王玉春,姜楠,周兴华,舒玮,柔性壁面湍流边界层相干结构控制的实验研究,实验力学,2003,18(4):324-330
【20】 Liu Jian-hua, Jiang Nan, Wang Zhen-dong, Shu Wei, Multi-scale Coherent Structures in Turbulent Boundary Layer Detected by Locally Averaged Velocity Structure Functions, Applied Mathematics and Mechanics,2005,Vol 26, No 4: 456-464
参考文献
左森,实验流体力学专家舒玮教授,黄炎智主编,《津门群星丛书 教育卷(二)》,231-235,天津社会科学院出版社,1998年,天津
盛森芝、沈熊、舒玮编著,流速测量技术,北京大学出版社,
杜庆华主编,《工程力学手册》,机械工业出版社
工程力学研究班创办五十周年纪念文集,张兆顺主编,2005年,北京
撰稿人
姜楠(1968~),河南开封市人。1996年3月毕业于天津大学力学系流体力学专业,师从舒玮教授学习实验流体力学,获流体力学专业工学博士学位。作为舒玮教授的学生和助手,与舒玮教授合作从事湍流实验研究10余年,现任天津大学力学系教授,博士生导师。研究领域为湍流、实验流体力学。
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-10-10 00:20
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社