多用点科学，ž®‘用点经验——余国琮院士与工½E‹ç§‘å­?/h2>

2022-08-12 | 袁希钢（天æÓ|大学化学工程研究所所长） | 来源 《光明日报ã€?022òq?6æœ?7æ—? |

å­¦ähž®ä¼ 

余国琮，1922òq´å‡ºç”Ÿï¼Œ2022òq´åŽ»ä¸–，òq¿ä¸œòq¿å·žäººã€‚化学工½E‹ä¸“å®Óž¼Œä¸­å›½¿U‘学院院士ã€?span lang="EN-US">1943òq´æœ¬¿U‘毕业于西南联合大学化工¾p»ï¼Œ1945òq´ç¡•å£«æ¯•ä¸šäºŽ¾ŸŽå›½å¯†æ­‡æ ¹å¤§å­¦ï¼Œ1947òq´åšå£«æ¯•ä¸šäºŽ¾ŸŽå›½åŒ¹å…¹å ¡å¤§å­¦ï¼Œæ­¤åŽåœ¨è¯¥æ ¡ä“Qæ•™ã€?span lang="EN-US">1950òq´å›žå›½ï¼Œä»Õd”å±±å·¥å­¦é™¢åŒ–å·¥¾pÀL•™æŽˆã€ç³»ä¸ÖM“QåQ?span lang="EN-US">1952òq´ä“Q天æÓ|大学化工¾pÀL•™æŽˆã€‚曾ä»Õd¤©‹z¥å¤§å­¦åŒ–学工½E‹ç ”½I¶æ‰€æ‰€é•Ñ€åŒ–工学院名誉院é•Ñ€‚著有《化工计½Ž—传质学》（合作åQ‰ï¼Œä¸È¼–《化学工½E‹è¾žå…¸ã€‹ã€ŠåŒ–学工½E‹æ‰‹å†Œã€‹ç­‰ã€?/span>

余国琮在办公室�余武隆摄

2022òq?span lang="EN-US">4æœ?span lang="EN-US">6日，著名化学工程专家、教育家、中国科学院院士余国琮先生永˜qœåœ°¼›Õd¼€äº†æˆ‘们。作为先生生前的助手åQŒè¿™ä¸¤ä¸ªå¤šæœˆåQŒæˆ‘反复回顾和思考着与先生在一起工作的点点滴滴ã€?/span>

跟随先生从事研究工作多年åQŒæˆ‘深切感受刎ͼŒå…ˆç”Ÿèƒæ€¸­æœ‰å¤§ç•¥ï¼Œ‹zžå¯Ÿå›½å®¶é‡å¤§éœ€æ±‚，爱国奉献åQŒæÙE泊名利，一生持之以恒。同æ—Óž¼Œæˆ‘也感受刎ͼŒå…ˆç”Ÿä»¥ç§‘学家的思想解决工程问题åQŒåœ¨å·¥ç¨‹¿U‘学领域不断引入、开拓多学科æ–ÒŽ(gu¨©)³•åQŒäØ“(f¨´)让“工½E‹â€é€æ­¥ä»Žç»éªŒèµ°å‘科学而不懈奋斗。对于先生的˜q™ç§äººæ ¼å’Œè¿½æ±‚，我自始至¾lˆéƒ½æŠ±æœ‰å´‡æ•¬å’Œæ„ŸåŠ¨ã€‚对很多äºø™€Œè¨€åQŒä½™å…ˆç”Ÿ¾lˆèín奉献的化学工½E‹é¢†åŸŸå¯èƒ½æœ‰äº›é™Œç”Ÿï¼Œæˆ‘愿意用ž®½é‡é€šä¿—的语­a€åˆ†äín我的感动ã€?/span>

为国家争一口气

20世纪40òq´ä»£ä½™å›½ç®å…ˆç”Ÿåœ¨¾ŸŽå›½ç•™å­¦æ—Óž¼Œž®±å·²¾låœ¨åŒ–工分离˜q‡ç¨‹é¢†åŸŸå–得了卓­‘Šæˆ¾l©ã€?span lang="EN-US">1950òqß_(d¨¢)¼Œä»–毅然冲破封锁，回到æ–îC¸­å›½ï¼Œå…ˆåœ¨å”å±±å·¥å­¦é™¢ä“Q化工¾pÖM¸»ä»»ï¼Œä¹‹åŽæ¥åˆ°å¤©æÓ|大学开展精馏技术研½I¶ã€?/span>

äºÞZ»¬éƒ½çŸ¥é“蒸馏水。精馏就是应用蒸馏原理，通过加热液体åQŒè®©æ¶²ä½“中较å®ÒŽ(gu¨©)˜“蒸发的物质首先蒸发，然后再将蒸发后的气体通过冷却凝结åQˆå†·å‡ï¼‰å˜å›žæ¶²ä½“åQŒå®žçŽ°æ؜合物的分¼›…R€‚äØ“(f¨´)了让分离后得到的产物更纯åQŒä¸€‹Æ¡è¿™æ ïL(f¨¥ng)š„蒸发和冷凝是不够的，可以ž®†å†·å‡å¾—到的液体再次蒸发和冷凝。如果把˜q™æ ·çš„è’¸å?span lang="EN-US">-冷凝重复多次åQŒä¾¿å¯ä»¥å¾—到比较¾U¯çš„产品。通过多次蒸发-冷凝实现液体混合物的分离˜q‡ç¨‹ž®±å«ä½œç²¾é¦è¿‡½E‹ï¼Œæœ‰æ—¶ä¹Ÿå«ä½?span lang="EN-US">â€?/span>è’”R¦â€?/span>˜q‡ç¨‹åQŒé¡¾åæ€ä¹‰åQšé€šè¿‡è’¸å‘的分¼›…R€‚工业上ž®†è¿™¿Uå¤š‹Æ¡é‡å¤çš„操作¿UîCØ“(f¨´)多çñ”˜q‡ç¨‹åQŒåƈ通过ž®†å¤šä¸ªçñ”沿竖直方向排列，通过液体向下‹¹åŠ¨å’Œæ°”体向上流动实现çñ”与çñ”之间的连接，˜q™ç§è£…置俗称¾_ùN¦å¡”。精馏利用的蒸发和冷凝物理原理简单、可靠，是工业中使用最为普遍的分离技术，高高耸立的精馏塔åQŒä¹Ÿå› æ­¤æˆäØ“(f¨´)化工厂的重要标志ã€?/span>

æ–îC¸­å›½æˆç«‹ä¹‹åˆï¼Œ¾_ùN¦æŠ€æœ¯ä½œä¸ºé‡ç‚šw¡¹ç›®è¢«åˆ—入我国当时的十二年¿U‘学技术规划，余国琮先生ä“Q负责人ã€?span lang="EN-US">1958òqß_(d¨¢)¼Œæˆ‘国首åñ”核反应堆投入˜qè¡ŒåQŒä½†ä¸ä¹…之后åQŒç”±äºŽå›½é™…å…³¾pȝªå˜ï¼Œååº”堆所需的重水供应中断，我国刚刚èµäh­¥çš„核工业面äÍ(f¨´)危机。余国琮先生临危受命åQŒå¼€å±•é‡æ°´ç”Ÿäº§æŠ€æœ¯ç ”½IÓž¼Œä»–提出的¾_ùN¦æ³•èµ\¾U¿å¾ˆå¿«å¾—到肯定ã€?span lang="EN-US">1959òqß_(d¨¢)¼Œå‘¨æ©æ¥æ€È†äº²äÍ(f¨´)余先生的实验室，握着他的手说åQ?span lang="EN-US">â€?/span>现在有äh要卡我们的脖子，我们一定要争一口气åQ?span lang="EN-US">â€?/span>此后åQŒå‘¨æ€È†˜q˜ä¸“门打ç”?sh¨´)话询问研究˜q›å±•ã€‚余先生带领团队艰苦奋斗、攻坚克难，¾lˆäºŽä¸è´Ÿé‡æ‰˜åQŒæ”»å…‹äº†é‡æ°´ç”Ÿäñ”技术难兟뀂与此同æ—Óž¼Œä»–还¾~–写教材åQŒäØ“(f¨´)æ–îC¸­å›½åŸ¹å…ÖMº†½W¬ä¸€æ‰šw‡æ°´ç”Ÿäº§æŠ€æœ¯äh才。从那时èµøP¼Œä¸ºå›½å®¶â€œäº‰ä¸€å£æ°””的信念ž®×ƒ¸€ç›´æ¶ŒåŠ¨åœ¨ä½™å›½ç®å…ˆç”Ÿçš„心中ã€?/span>

攚w©å¼€æ”‘ÖˆæœŸï¼Œä½™å›½ç®å…ˆç”Ÿæ•é”åœ°æ„è¯†åˆŽÍ¼ŒçŸ›_Œ–工业的飞速发展必然对¾_ùN¦æŠ€æœ¯æœ‰æ›´é«˜çš„需求，于是带领团队率先开展工业大型精馏塔技术研½IÓž¼Œå…¶æˆæžœåœ¨æˆ‘国多套大型乙烯装置中得到应用，开启了我国通过½Hç ´¾_ùN¦æŠ€æœ¯æå‡åŒ–工、石化工业技术水òq³çš„˜q›ç¨‹ã€?/span>

20世纪90òq´ä»£åQŒä½™å›½ç®åQˆå·¦åQ‰æŒ‡å¯¼åšå£«ç ”½I¶ç”Ÿå¼€å±•ç²¾é¦å¡”‹¹ä½“力学实验研究。资料图ç‰?/span>

1982òqß_(d¨¢)¼Œ¾læ•™è‚²éƒ¨æ‰¹å‡†åQŒä½™å…ˆç”Ÿåœ¨å¤©‹z¥å¤§å­¦åˆ›ç«‹äº†åŒ–学工程研究所åQŒå‡ºä»È¬¬ä¸€ä»ÀL‰€é•¿ï¼Œé‡ç‚¹å¼€å±•ç²¾é¦æŠ€æœ¯ç ”½IÓž¼Œòq¶åœ¨æ­¤åŸº¼‹€ä¸Šæˆç«‹äº†â€?/span>化学工程联合国家重点实验室天‹z¥å¤§å­¦ç²¾é¦åˆ†¼›Õd®žéªŒå®¤â€â€?/span>¾_ùN¦æŠ€æœ¯å›½å®¶å·¥½E‹ç ”½I¶ä¸­å¿?span lang="EN-US">â€?/span>以及(qi¨¢ng)â€?/span>国家化工填料塔及(qi¨¢ng)内äšg新技术推òq¿ä¸­å¿?span lang="EN-US">â€?/span>。自此，他在天æÓ|大学建成了从基础研究、工½E‹ç ”发到技术推òq¿å®Œæ•´çš„¾_ùN¦æŠ€æœ¯å›½å®¶çñ”研发基地。同æ—Óž¼Œä»–还领导创徏了高效精馏设备äñ”业化基地åQŒäØ“(f¨´)企业提供研发-设计-刉™€?span lang="EN-US">-安装-投äñ”â€?/span>一条龙â€?/span>服务åQŒæžå¤§ä¿ƒ˜q›äº†äº§å­¦ç ”用¾l“合以及(qi¨¢ng)¿U‘研成果的快速è{化。余先生研发çš?span lang="EN-US">â€?/span>å…ähœ‰æ–°åž‹å¡”内件的高效填料¾_ùN¦å¡””等多项成果在我å›?span lang="EN-US">20多个省䆾的数千åñ”¾_ùN¦å¡”中获得成功应用åQŒå•ä½é™è€—è¾¾30%è‡?span lang="EN-US">50%åQŒåœ¨å¤§åž‹çŸ›_Œ–、炼油和½Iºæ°”分离½{‰é‡è¦å·¥ä¸šé¢†åŸŸå æ®äº†¾lå¤§éƒ¨åˆ†æŠ€æœ¯å¸‚åœÞZ†¾é¢ï¼Œå®Œå…¨å–代了国外技术，ä¸ÞZ¼ä¸šåˆ›é€ äº†å·¨é¢¾læµŽæ•ˆç›ŠåQŒäØ“(f¨´)国家¾læµŽå»ø™®¾ä½œå‡ºäº†é‡å¤§èµA(ch¨³)献，多项成果获得国家¿U‘技˜q›æ­¥å¥–ã€?/span>

在成¾l©é¢å‰ï¼Œä½™å…ˆç”Ÿæ²¡æœ‰æ­¢æ­¥ã€‚他清醒地认识到åQŒè¿›ä¸€æ­¥å‘展精馏技术，必须要在基础理论上取得新的突破。在˜q‡åŽ»çš?span lang="EN-US">20多年里，他将主要¾_‘ÖŠ›æŠ•å…¥æ–°çš„基础研究之中åQŒä¸ä½†å¼€åˆ›äº†æ–°çš„理论åQŒä‹É¾_ùN¦æŠ€æœ¯ä¸Šå‡è‡³æ–°çš„高度åQŒè¿˜å¼•é¢†äº†åŒ–学工½E‹å­¦¿U‘的发展åQŒå¼•èµ·å›½å†…外学术界关注ã€?/span>

把流体力学引入精馏研½I?/span>

äºÞZ»¬é€šå¸¸æŠŠæ¡¥æ¢ã€æœºåœºç­‰è®¾æ–½çš„徏设过½E‹å«ä½œâ€œå·¥½E‹â€ï¼Œå…¶å®žåQŒå·¥½E‹æ¶‰å?qi¨¢ng)äh¾cÀL‰€æœ‰çš„生äñ”‹zÕdŠ¨åQŒç”¨ç«æŠŠè‚‰çƒ¤ç†Ÿæ˜¯å·¥ç¨‹åQŒä»Ž‹¹äh°´ä¸­æ™’出盐巴也是工½E‹ã€‚å·¥½E‹æºäºŽäh¾cȝ”Ÿå­˜çš„基本需求，可以è¯ß_(d¨¢)¼Œè‡ªæ‰“有äh¾cÀL´»åŠ¨ï¼Œž®±æœ‰äº†å·¥½E‹ã€‚äh¾cÕdœ¨å·¥ç¨‹å®žè·µä¸­é€æ¸¿U¯ç¯èµäh¥çš„经验，是工½E‹æ´»åŠ¨çš„核心要素。然而，随着½C¾ä¼š(x¨¬)的发展，äºÞZ»¬å¯¹äºŽå·¥ç¨‹çš„需求不断提升，仅凭借经验已˜qœè¿œæ— æ³•æ»¡èƒöäºÞZ»¬çš„需求。于是，工程师们引入了科学方法，形成了今天的工程¿U‘学。通过提炼çŸÏxÑa(b¨³)成分åQŒåˆ¶æˆæ—¢¾ŸŽè§‚又能御寒的布料，˜q™æ ·çš„现代生产过½E‹å°±æ˜¯å·¥½E‹ç§‘学的众多成果之一ã€?/span>

化学工程是一门面向化学品生äñ”çš„å·¥½E‹ç§‘学，˜q„今已有一癑֤šòq´åŽ†åŒÓ€‚近几十òq´æ¥åQŒéšç€çŽîC»£åŒ–学工业的崛èµøP¼ŒåŒ–学工程得到了快速发展，其应用已¾læ‰©å±•åˆ°çŽ¯å¢ƒã€èƒ½æºã€æ–°ææ–™ã€åŒ»è¯ç­‰è¡Œä¸šä»¥åŠ(qi¨¢ng)芯片刉™€ ç­‰è¯¸å¤šé«˜ç§‘技领域。其中，分离工程是化学工½E‹çš„重要分支。它是指ž®†åŒ…含多¿Uæˆåˆ†çš„混合物中的不同成分分¼›Õd¼€æ¥ï¼Œæˆ–当作äñ”品，或当作进一步加工成不同化学品的原料。因此，分离˜q‡ç¨‹ä¸ŽåŒ–学反应过½E‹åƈ列äØ“(f¨´)化工生äñ”中最基本的两大操作。精馏就是一¿Uåº”用最为广泛的化工分离技术ã€?/span>

在古代，人类ž®±æŽŒæ¡äº†åˆ©ç”¨æ¤ç‰©é€ é…’的技术，˜q™å¯ä»¥è§†ä½œç²¾é¦æŠ€æœ¯çš„雏åŞ。经˜q‡æ˜O长的演化åQŒç‰¹åˆ«æ˜¯19世纪之后åQŒä¼´éšç€åŒ–学工业的出玎ͼŒ¾_ùN¦æŠ€æœ¯æœ‰äº†å¿«é€Ÿå‘展。然而，即便是现代精馏技术，也没有脱¼›Õd®ƒçš?span lang="EN-US">â€?/span>工程â€?/span>的属性，即精馏的设计和操作始¾lˆç¦»ä¸å¼€äººçš„¾léªŒã€‚这是因为，¾_ùN¦æ‰€æ¶‰åŠ(qi¨¢ng)的物质和热量传递等问题十分复杂åQŒè¿˜æ²¡æœ‰è¾ƒäØ“(f¨´)完整的理è®ÞZ½“¾p…R€‚因此，¾_ùN¦˜q‡ç¨‹çš„工业设计更像是一é—?span lang="EN-US">â€?/span>艺术â€?/span>。对于工½E‹æ¥è¯ß_(d¨¢)¼Œ¾léªŒçš„确重要åQŒä½†æ˜¯ç»éªŒä¸»è¦æ¥è‡ªäºŽå®žéªŒåQŒç‰¹åˆ«æ˜¯æ¥è‡ªäºŽæŽ¥˜q‘实际工业规模的实验以及(qi¨¢ng)已经成功或失败的工程实践。同æ—Óž¼Œä¹Ÿæ­£æ˜¯å¯¹¾léªŒçš„过度依赖，å¯ÆD‡´¾_ùN¦åˆ†ç¦»æŠ€æœ¯å¼€å‘缓慢、昂贵，åŸÞZºŽ¾léªŒçš„精馏塔工业设计仍然面äÍ(f¨´)诸多不确定性，一些问题往往在精馏塔投入˜qè¡ŒåŽæ‰æš´éœ²å‡ºæ¥åQŒä¸¥é‡åˆ¶¾U¦äº†å·¥ä¸š¾_ùN¦æŠ€æœ¯çš„发展ã€?/span>

历史上，ä¸ÞZº†æ”¹è¿›¾_ùN¦å¡”的工业设计åQŒäh们按照传¾lŸçš„工程逻辑åQŒé’ˆå¯¹ä¸åŒçš„应用场合提出了各¿Uç»éªŒæ¨¡åž‹ã€‚å…¶¾l“果是，¾léªŒæ¨¡åž‹å¦‚此之多åQŒå¦‚何选择合适的¾léªŒæ¨¡åž‹ä¹Ÿæˆä¸ÞZ¸€¿U?span lang="EN-US">â€?/span>¾léªŒâ€?/span>。即便如此，却很ž®‘有äºø™€ƒè™‘如何从更加基¼‹€çš„原理入手、采用更加科学的æ–ÒŽ(gu¨©)³•å»ºç«‹å…ähœ‰æ™®é€‚性的模型和方法。余国琮先生军_¿ƒåœ¨è¿™æ–šw¢æœ‰æ‰€ä½œäØ“(f¨´)ã€?span lang="EN-US">20世纪80òq´ä»£åˆï¼Œä»–在¾_ùN¦˜q‡ç¨‹ç ”究中引入了‹¹ä½“力学研究åQŒæå‡ÞZº†å·¥è‰º˜q‡ç¨‹ä¸Žè®¾å¤‡ç›¸¾l“合的研½I¶æ–¹æ³•ã€?/span>

¾_ùN¦å¡”内的流体力学状况对¾_ùN¦˜q‡ç¨‹æœ‰ç€æ ÒŽ(gu¨©)œ¬æ€§åª„响，然而，传统的精馏理è®ÞZ¸»è¦åŸºäºŽæ¯”较成熟的热力学理论，而忽视了‹¹ä½“力学。这是因为流体分布状况受到设备边界条件媄响，千变万化åQŒè¿‡äºŽå¤æ‚，而这正是ä¸ÞZ»€ä¹ˆåŽ†å²ä¸Š¾léªŒæ¨¡åž‹å±‚出不穷而又各不相同的主要原因。äØ“(f¨´)此，余先生提å‡ÞZº†¾_ùN¦å¡”流体流动分布的一¾pÕdˆ—理论和方法，减少了经验参数的使用åQŒæœ‰æ•ˆæé«˜äº†¾_ùN¦ç†è®ºæ¨¡åž‹çš„准¼‹®æ€§ã€‚例如，他的研究阐明了精馏塔里面‹¹ä½“分布均匀度的重要影响åQŒåŞ成了上文提到çš?span lang="EN-US">â€?/span>å…ähœ‰æ–°åž‹å¡”内件的高效填料å¡?span lang="EN-US">â€?/span>技术，引导了多¿Uç”¨äºŽæ¶²ä½“分布的¾_ùN¦å¡”内部构ä»Óž¼ˆå¡”内ä»Óž¼‰çš„发明ã€?/span>

引入¿U‘学理论以减ž®‘对¾léªŒçš„依赖，˜q™æ˜¯ä½™å…ˆç”Ÿå¼€å±•ç²¾é¦è¿™ä¸€å·¥ç¨‹¿U‘学领域研究的基本思想。这一思想½Ž€å•ã€æ˜Žäº†ï¼Œç›´æŒ‡å·¥ç¨‹¿U‘学领域研究的真谛，也是全部的挑战所在。自20世纪60òq´ä»£å½¢æˆçš„现代化学工½E‹ç†è®ºï¼Œå¯ä»¥æ¦‚括ä¸?span lang="EN-US">â€?/span>三传一å?span lang="EN-US">â€?/span>åQ?span lang="EN-US">â€?/span>三传â€?/span>卌™´¨é‡ï¼ˆç‰©è´¨åQ‰ã€çƒ­é‡ä»¥å?qi¨¢ng)流体动量的传递，â€?/span>一å?span lang="EN-US">â€?/span>卛_Œ–学反应过½E‹ã€‚实际上åQŒåœ¨å¤§éƒ¨åˆ†åŒ–工过½E‹ï¼ˆåŒ…括¾_ùN¦˜q‡ç¨‹åQ‰çš„设计中，直接应用˜q™äº›ç†è®ºæ˜¯å¾ˆå›°éš¾çš„，因äØ“(f¨´)实际˜q‡ç¨‹˜q‡äºŽå¤æ‚åQŒè€Œä¸Š˜q°ç†è®ÞZ¸»è¦æ˜¯å¯¹å„¿UåŒ–工过½E‹å…±æ€§çš„一¿Uå½’¾UŸë€‚对此，余先生在20世纪90òq´ä»£åˆæå‡ÞZº†ä¸¤ä¸ªé‡è¦è§‚点。第一个观ç‚ÒŽ(gu¨©)˜¯åQŒåœ¨â€?/span>三传”中åQŒè´¨é‡çš„传递（½Ž€¿U°â€œä¼ è´¨â€ï¼‰æ˜¯æ ¸å¿ƒï¼Œç†ç”±æ˜¯ç²¾é¦å¡”里面的传质决定着‹¹“度的分布，˜q›è€Œå†³å®šäº†¾_ùN¦çš„效率，而浓度又是流体流动以å?qi¨¢ng)温度的函数åQŒå› æ­¤çƒ­é‡ä¼ é€’和动量传递模型最¾lˆåº”该äØ“(f¨´)传质模型服务。余先生的第二个观点认äØ“(f¨´)åQŒè¾¹ç•Œå±‚之外的流体中的传质对¾_ùN¦åˆ†ç¦»æ•ˆçŽ‡æœ‰ç›´æŽ¥åª„响，因而也需要理论模型加以描˜q°ã€‚过去，“边界层理论”被认äØ“(f¨´)是化学工½E‹é¢†åŸŸä¼ è´¨ç†è®ºçš„核心。这个理论是è¯ß_(d¨¢)¼Œä¼ è´¨çš„阻力主要集中在不同的相åQˆæ°”体和液体、流体和å›ÞZ½“åQ‰ä¹‹é—´ç•Œé¢é™„˜q‘较薄的‹¹ä½“滞留层内åQˆè¾¹ç•Œå±‚理论所考虑的是‹¹ä½“中一¿Uåˆ†å­ç›¸å¯¹äºŽå¦ä¸€¿Uåˆ†å­çš„˜qç§»çŽ°è±¡åQŒå³åˆ†å­æ‰©æ•£çŽ°è±¡åQ‰ï¼Œé‚£ä¹ˆ‹¹ä½“‹¹åŠ¨ä¸­çš„动量传递以å?qi¨¢ng)热量传递如何媄响边界层则是重要的切入点ã€?/span>

对于½W¬ä¸€ä¸ªé—®é¢˜ï¼Œä½™å…ˆç”Ÿå°†ç ”究集中于相际界面这æ ïL(f¨¥ng)š„微小ž®ºåº¦åQŒå°†çŽîC»£å…‰å­¦æŠ€æœ¯åº”用于界面传质现象‹¹‹é‡åQŒç»„建激光全息干涉测量装¾|®ï¼Œç›®çš„是精¼‹®æµ‹é‡åœ¨å„种条äšg下近界面区域内的‹¹“度分布åQŒå¼•å…¥æ¿€å…‰çº¹å½×ƒ?n¨¨i)A、激光粒子测速äÈAåQŒè§£å†³äº†ç•Œé¢æ¹åŠ¨çŽ°è±¡çš„定性和定量‹¹‹é‡é—®é¢˜åQŒå‘çŽîCº†ä¸´è¿‘相界面非常近的距¼›Õd†…的浓度仍然远¼›»è¾¹ç•Œå±‚理论所假设的热力学òqŒ™¡¡‹¹“度åQŒåƈ且在很多情况下存在界面湍动现象。余先生指导研究生在原有边界层理论的基础上提å‡ÞZº†æ–°çš„界面传质理论。这让精馏中的传质速率预测¾_‘Öº¦æœ‰äº†æ–°çš„提高ã€?/span>

对于½W¬äºŒä¸ªé—®é¢˜ï¼Œä½™å…ˆç”Ÿæå‡ºï¼Œéœ€è¦çªç ´ä¼ ¾lŸçš„边界层理论，解决边界层之外的传质模型问题。如果说前面提及(qi¨¢ng)的第一个问题与传统的边界层理论有关åQŒè€Œç¬¬äºŒä¸ªé—®é¢˜å·²ç»­‘…出了现有化学工½E‹ç†è®ºçš„范畴åQŒè¿„今还没有现成的理论模型。这也是对传¾lŸåŒ–学工½E‹ç†è®ºçš„真正挑战。针对边界层之外‹¹ä½“中的传质åQŒä½™å…ˆç”Ÿå¼•å…¥æ¹æµæ‰©æ•£ç†è®ºåQŒäØ“(f¨´)解决复杂的湍‹¹æ¨¡åž‹çš„求解问题åQŒä»–又引入了¿U‘学计算æ–ÒŽ(gu¨©)³•åQŒè¿›è€Œå¼€è¾Ÿäº†â€œè®¡½Ž—传质学”这一新的研究领域ã€?/span>

提出计算传质�/span>

˜q›å…¥21世纪åQŒéšç€è®¡ç®—化学、计½Ž—流体力学、计½Ž—传热学½{‰æ–°å…´å­¦¿U‘分支的发展åQŒç‰¹åˆ«æ˜¯è®¡ç®—æœÞZ¸Žä¿¡æ¯æŠ€æœ¯çš„高速发展，用大规模数å€ÆD®¡½Ž—çš„æ–ÒŽ(gu¨©)³•è§£å†³å¤æ‚çš„å·¥½E‹é—®é¢˜å·²¾læˆä¸ÞZ¸€¿Uè¶‹åŠÑ€‚经˜q?span lang="EN-US">20多年的发展，余国琮先生提出的â€?/span>计算传质å­?span lang="EN-US">â€?/span>如今已经形成了较为完整的理论框架åQŒèŽ·å¾—了初步应用åQŒå‡ºç‰ˆäº†ä¸“è‘—åQŒå‘表了诸多论文åQŒå—到国内外学者的å…Ïx³¨åQŒæˆä¸ºåŒ–工传质研½I¶ä¹ƒè‡›_Œ–学工½E‹æ–¹æ³•çš„重要成果和进展。自20世纪90òq´ä»£åŽæœŸå¼€å§‹ï¼Œæˆ‘协助余国琮先生从事¿U‘研工作åQŒæœ‰òq怺²åŽ†äº†ä½™å…ˆç”Ÿé¢†å¯¼çš„关于计算传质学的部分研究ã€?/span>

余国琮先生提出的计算传质学研½IÓž¼Œž®±æ˜¯å¸Œæœ›ž®†åŒ–工传质这一复杂的工½E‹é—®é¢˜é€šè¿‡¿U‘学计算的方法加以解冟뀂一些商用微分方½E‹æ±‚解器的不断完善也ä¸ø™®¡½Ž—传质学研究提供了有利条件ã€?/span>

包括¾_ùN¦åœ¨å†…的几乎所有化工过½E‹ä¸­çš„质量传递都是在湍流条äšg下进行的。对于湍‹¹æ¡ä»¶ä¸‹çš„流体流动和传热åQŒå­¦ç•Œå·²¾læœ‰äº†è¾ƒä¸ºæœ‰æ•ˆçš„æ–ÒŽ(gu¨©)³•åQŒä½™å›½ç®å…ˆç”Ÿä¹‹å‰é¢†å¯¼çš„精馏塔‹¹ä½“力学研究也äØ“(f¨´)¾_ùN¦å¡”复杂的两相湍流模拟建立了有效的æ–ÒŽ(gu¨©)³•åQŒå› æ­¤è®¡½Ž—传质学的核心问题就是对湍流条äšg下传质过½E‹çš„模拟ã€?/span>

如上文所˜qŽÍ¼Œè®¡ç®—传质学的一™å¹ç†è®ºå·¥ä½œå°±æ˜¯å¾ç«‹è¾¹ç•Œå±‚之外的传质模型，˜q™éœ€è¦å¤„理有å…Ïx¹‹¹çš„问题。大¾U¦æ˜¯1995òqß_(d¨¢)¼Œæˆ‘和一位博士后在余先生的指å¯ég¸‹è€ƒè™‘如何ž®†è®¡½Ž—流体力学（CFDåQ‰å¼•å…¥ç²¾é¦çš„计算åQŒå¾ç«‹äº†å› æµä½“流动导致质量输˜qçš„模型。我们将¾l“果拿给余先生，他指出，只考虑‹¹ä½“‹¹åŠ¨å¯¹è´¨é‡çš„输运˜q˜ä¸å¤Ÿï¼Œ˜q˜è¦è€ƒè™‘‹¹ä½“湍动的媄响，在湍‹¹æ¡ä»¶ä¸‹åQŒæµä½“的湍动˜q˜ä¼š(x¨¬)å¯ÆD‡´è´¨é‡åœ¨æµä½“中的扩散（˜q™é‡Œçš?span lang="EN-US">â€?/span>扩散â€?/span>是专业术语，指流体中的一¿Uæˆåˆ†ä»Ž‹¹“度高的区域向浓度低的区域迁¿U»ï¼‰ã€‚余先生所描述的这¿UçŽ°è±¡ï¼Œåœ¨ç‰©ç†å­¦åQˆæµä½“力学）中被¿UîCØ“(f¨´)湍流扩散。这¿UçŽ°è±¡æ™®éå­˜åœ¨äºŽåŒ–工讑֤‡ä¹‹ä¸­åQŒä¼ ¾lŸåŒ–学工½E‹ç†è®ø™™½ç„¶æ²¡æœ‰å›žé¿è¿™ä¸€å¤æ‚问题åQŒä½†æ˜¯é‡‡ç”¨äº†è¾ƒäØ“(f¨´)¾_—略的经验参数矫正的æ–ÒŽ(gu¨©)³•ã€‚例如，在很多场合采用“返混”的概念åQŒå°†åŒ…括湍流扩散、流体的输运以及(qi¨¢ng)分子扩散½{‰æ‰€æœ‰å¤æ‚因素加以æ€ÕdŒ…考虑åQŒé€šè¿‡å®žéªŒèŽ·å¾—˜q”æØœ¾pÀL•°åQŒåƈž®†å…¶ç”¨äºŽå„种模型。将复杂问题½Ž€å•åŒ–处理是解军_¤æ‚å·¥½E‹é—®é¢˜çš„有效æ–ÒŽ(gu¨©)³•åQŒä¹Ÿæ˜¯å·¥½E‹ç§‘学的¾_ùN«“åQŒä½†åŒæ—¶ä¹Ÿæ˜¯å¯ä»¥å®žçŽ°ç†è®º½Hç ´ä¹‹æ‰€åœ¨ã€‚余先生的指å¯ÆD®©æˆ‘们扑ֈ°äº†æ­£¼‹®çš„努力方向åQŒæ­¤åŽåˆå…ˆåŽ¾lè¿‡ä¸‰ä¸ªåšå£«ç”Ÿçš„努力åQŒæˆ‘们终于提å‡ÞZº†åŒæ—¶åŒ…含边界层内和边界层外的传质模型ã€?/span>

˜q™ä¸€å·¥ä½œçš„难点还在于åQŒæ¹‹¹æ‰©æ•£æ¨¡åž‹æ˜¯åå¾®åˆ†æ–¹½E‹ï¼Œ˜q˜è¦å’ŒåŽŸæœ‰æ˜q°æµä½“流动、质量输˜qçš„Navier-Stokes方程同时求解åQŒäºŽæ˜¯è®¡½Ž—成为必™å»è§£å†³çš„问题ã€?/span>

计算实际上是工程¿U‘学的核心问题之一。工½E‹ä¹‹æ‰€ä»¥é«˜åº¦ä¾èµ–于¾léªŒåQŒæ˜¯å› äØ“(f¨´)理论模型˜q‡äºŽå¤æ‚åQŒä»¥è‡³äºŽæ±‚解˜q‡äºŽå›°éš¾ã€‚è¿™å¯ÆD‡´ä¼ ç»Ÿå·¥ç¨‹å¸ˆå¯¹ç†è®ºæ¨¡åž‹òq¶ä¸æŠ±å¸Œæœ›ï¼Œè½¬è€Œé‡‡ç”¨å¤§é‡ç»éªŒå…³è”式。因此，模型和计½Ž—是ç›æ€º’依存、相互促˜q›çš„关系åQšæœ‰äº†ç²¾¼‹®çš„理论模型åQŒè¿˜å¿…须解决求解计算问题åQŒè€Œåªæœ‰è§£å†³äº†è®¡ç®—问题åQŒæ‰æœ‰å¯èƒ½å¼€å±•ç²¾¼‹®çš„理论模型研究。这正是余先生äØ“(f¨´)什么要求我们回到电(sh¨´)脑桌前安心解册™®¡½Ž—问题的原因ã€?/span>

余先生坚持自ä¸Õd¼€å‘求解èÊY件和借助商业求解器èÊY件两条腿走èµ\。采用商业èÊYä»Óž¼Œä¿è¯äº†è®¡½Ž—工作高效推˜q›ï¼Œé€šè¿‡è‡ªä¸»¾~–写½Ž—法计算½E‹åºåQŒå­¦ç”Ÿå§‹¾lˆèƒ½ä»Žæœ¬ä¸“业角度保持å¯ÒŽ(gu¨©)¨¡åž‹çš„理解ã€?/span>

余国琮、袁希钢著《化工计½Ž—传质学ã€?/span>

¾lè¿‡˜q?span lang="EN-US">20òq´çš„努力åQŒä½™å…ˆç”Ÿå·²ç»æŒ‡å¯¼ç ”究生提å‡ÞZº†é€‚用äº?span lang="EN-US">â€?/span>各向同æ€?span lang="EN-US">â€?/span>场合的计½Ž—传质学â€?/span>两方½E‹æ¨¡åž?span lang="EN-US">â€?/span>åQŒä»¥å?qi¨¢ng)适用于各向异性场合的一¿Ué›·è¯ø™´¨‹¹æ¨¡åž‹ã€‚目前，计算传质学方法不仅用于精馏和吸收˜q‡ç¨‹çš„严格模拟，˜q˜æœ‰æ•ˆåœ°åº”用于吸附、固定床反应、鼓泡塔生物反应以及(qi¨¢ng)‹¹åŒ–床反应等多种分离和反应过½E‹ã€‚计½Ž—传质学之所以能够得到较为广泛的应用åQŒæ˜¯å› äØ“(f¨´)化工˜q‡ç¨‹ä¸­æ™®éå­˜åœ¨æ¹‹¹æ¡ä»¶ä¸‹çš„质量传递，而计½Ž—传质学ä¸ø™¿™¿UåŸºæœ¬çš„传递过½E‹æä¾›äº†ä¸€¿Uæœ‰æ•ˆæ¨¡åž‹ã€‚同æ—Óž¼Œè®¡ç®—传质学方法是åŸÞZºŽæœ€åŸºç¡€çš„守恒、热力学、动力学关系åQŒä»ŽåŸºæœ¬çš„物性、操作和讑֤‡¾l“构参数出发åQŒå¾ç«‹äº†è¾ƒä¸¥æ ¼çš„数理方程òq‰™‡‡ç”¨æ•°å€ÆD®¡½Ž—技术加以求解，用科学计½Ž—取代了传统传质计算中的¾léªŒå…Œ™”åQŒä‹É得化工过½E‹è£…¾|®çš„设计有可能摆脱对¾léªŒçš„过度依赖ã€?/span>

余先生提出的计算传质学模型和求解æ–ÒŽ(gu¨©)³•åQŒå°†¾_ùN¦˜q‡ç¨‹æ¨¡æ‹Ÿä»Žå·¥½E‹è®¡½Ž—æ°´òqÏxå‡åˆ°¿U‘学计算层次åQŒä¸ä½†æ¶‰å?qi¨¢ng)ä¼ ¾lŸçš„化学工程理论åQŒåŒæ—¶è€ƒè™‘åˆîCº†æ¹æµæ¡äšg下物质扩散、相界面复杂的物理现象及(qi¨¢ng)其数理模型、微分方½E‹çš„求解以及(qi¨¢ng)相关的数å€ÆD®¡½Ž—问题，研究范畴已跨­‘Šä¼ ¾lŸåŒ–学工½E‹ç†è®ø™¾¹ç•Œï¼Œå½¢æˆäº†åŒ–学工½E‹å­¦¿U‘新的分支ã€?/span>

工程¿U‘学何äØ“(f¨´)

¾ŸŽå›½åŒ–学工程教育最高奖路易斯奖获得者拉斐尔教授曾说åQšâ€œåŒ–学工½E‹åœ¨åŽ†å²ä¸Šæ˜¯ä¸€é—¨æˆåŠŸå­¦¿U‘，˜q™ä¸»è¦å¾—益于实验与数学模型的集合。”数学模型的背后是理论，理论的背后便是科学。回望余国琮先生七十òq´ç§‘教生涯，从科研角度看åQŒä»–的成功正是因ä¸ø™ƒ½å¤Ÿåœ¨è§£å†³å¤æ‚çš„å·¥½E‹é—®é¢˜è¿‡½E‹ä¸­ä¸æ–­åŠªåŠ›å¼•å…¥¿U‘学。科学是解决复杂工程问题的钥匙，正是因äØ“(f¨´)有了众多像余先生˜q™æ ·çš„å·¥½E‹ç§‘学家的努力，今天的世界才取得了如此之多的工程成就åQŒæˆ‘们才能够享用高质且廉ä»ïL(f¨¥ng)š„商品、方便的通信、快æïL(f¨¥ng)š„交通ã€?/span>

余国琮在80岁庆¼œæ´»åŠ¨ä¸Šè‡´è¾žã€‚资料图ç‰?/span>

工程¿U‘学的“科学”，òq‰™žé€šå¸¸æ„ä¹‰ä¸Šçš„自然¿U‘学。自然科学源自äh¾cÕd¯¹è‡ªç„¶ä¸–ç•ŒåQˆè¿™é‡Œçš„“自然世界”是指我们所处的物理½Iºé—´ä»¥è‡³ä¸€åˆ‡äº‹ç‰©åŠ(qi¨¢ng)其运作方式）的好奇心åQŒç§‘学家可以在头脑中天马行空åQŒä¸å—约束地å¯ÀL‰¾½{”案åQŒè‡ªç„¶ç§‘学对人类的意义在于探索自然世界，获得更多知识。而工½E‹ç§‘学主要有两层含义åQšä¸€æ˜¯åº”用自然科学知识解军_·¥½E‹é—®é¢˜ï¼›äºŒæ˜¯åœ¨ç”Ÿäº§æ´»åŠ¨ä¸­å‘现一¿Uå«ä½œâ€œå·¥½E‹è§„律”的知识åQŒä¾‹å¦‚一¿Uææ–™ä¸­å“ªäº›æˆåˆ†çš„哪些性质ä¼?x¨¬)媄响到˜q™ç§ææ–™çš„哪些性能åQŒä¸€ä¸ªå‘é…늽æˆ–其他ä“Q何加工过½E‹ä¸­å­˜åœ¨ç€å“ªäº›ç‰©ç†çš„、化学的或生物的基本˜q‡ç¨‹åQŒäñ”品质量和产量的变化会(x¨¬)对生产成本äñ”生什么媄响。从研究的角度看åQŒå·¥½E‹ç§‘学也生äñ”知识åQŒå› æ­¤å…·æœ‰ç§‘学的基本属性，但又与自然科学有重要区别åQšä“Q何一™å¹å·¥½E‹ç§‘学研½I‰™ƒ½æ˜¯åœ¨æ—‰™—´ã€ç»‹¹Žã€çŽ¯å¢ƒã€ç¤¾ä¼?x¨¬)以及(qi¨¢ng)äëu理等¿Uç§¾U¦æŸæ¡äšg下进行的åQŒå°¤å…¶æ˜¯ä¸€äº›å®žé™…å·¥½E‹é¡¹ç›®ï¼Œ¾l™ç§‘学家、工½E‹å¸ˆçš„研发时间往往非常有限åQŒä¸½Ž¡æ¶‰å?qi¨¢ng)ä“Q何科学问题，都需要在¾l™å®šæ—‰™—´å†…提å‡ø™§£å†Ïx–¹æ¡ˆï¼Œè€Œè¿™¿Uè§£å†Ïx–¹æ¡ˆè¿˜éœ€è¦æ»¡­‘³äº‹å…ˆè®¾å®šçš„¾læµŽæŠ€æœ¯æŒ‡æ ‡ï¼Œòq¶ç¬¦åˆç”Ÿæ€çŽ¯å¢ƒã€ç”Ÿäº§å®‰å…¨ç­‰è§„定要求。因此，工程¿U‘学需要了解多学科的知识，òq¶ç»¼åˆå¤šå­¦ç§‘知识解决问题åQŒè¿™æ˜¯å·¥½E‹å­¦¿U‘发展的基本方式ã€?/span>

˜q‘百òq´æ¥åQŒéšç€¿U‘学技术的加速发展，人类正在面äÍ(f¨´)前所未有的挑战。在应对¿Uç§æŒ‘战的过½E‹ä¸­åQŒå·¥½E‹ç§‘学将发挥十分重要的作用。余国琮½{‰è€ä¸€è¾ˆå·¥½E‹ç§‘学家的经历和思想åQŒå¯ä»¥è®©æˆ‘们得到很多启发ã€?/span>