学h传
吴仲华（叻I在NACA期间工作照?/span>
吴仲华（1917?992Q，杰出U学Ӟ叶轮机械三元动通用理论的创始h?935q考入清华大学机械p，1940q毕业于西南联大q留校Q教?944q?947q作为清华大学公费留生赴美国麻省理工学院ƈ获博士学位，后受聘于国航空咨询委员会（NACAQ刘易斯h推进中心?950q创立国际公认的叶轮机械三元动通用理论?954q回清华大学LQƈ?956q创建我国第一个燃气轮Z业，亲Q教研l主任，1957q当选ؓ中国U学院学部委员（院士Q?962q调M国科学院。吴仲华先生Ҏ(gu)华大学燃气轮Z业的学科与h才培M出的杰出贡献hp影响?/span>
一?ji)八〇年Q吴仲华Q右Q在声速叶栅风z实验台安装现场?/span>
今年7?7日是吴仲华先生诞?00周年的日子。作Z位热q国、热qzȝU学Ӟ他的许多动h事迹至今仍在q泛传播Q成为鼓舞我们不断攀ȝ学高峰的强大动力?/span>
一
青年时代的吴仲华是一个热q国的大学生，Z抗击日寇的R略，他曾l投W从戎，参加国民党的炮兵部队Q后来，抗击日军的愿望未能实玎ͼ他重新回C母校——清华大学?/span>
抗战中的西南联大条g艰苦Q但他坚持努力学?fn)，也就是在q里Q他认识了与他同岁的李敏华。他们一人弹钢琴Q一人拉提_交流艺术学习(fn)心得的同时也沟通h生的感?zhn)Q逐渐产生了爱慕之情，最后结为夫妻，成ؓln伴G?/span>
1943q年底，他们双双考取清华的公费留生Q来C举世d的麻省理工学院（MITQ。攻d士期_他们有了W一个儿子，承担大量家务琐事的同Ӟ他们刻苦学习(fn)得到了博士学位：吴仲华在1947q获得科学博士（ScDQ；一q后Q夫人李敏华也得C哲学博士QPhDQ，成ؓMIT航空pȝW一个女博士?/span>
1947q从ȝ理工学院QMITQ取得科学博士后Q年ȝ吴仲华进入NACAQNASA的前w）的Lewis实验室（现在的Glenn研究中心Q工作。在l他的两个课题中Q他选择了从事叶轮机械气体动力学的研I。经q短短的两三q_取得了辉煌的成l：发表了著名的论文“NACA Report955”和“NACA TN2604”，在国际科技界引起了巨大反响。就在此Ӟ早有回国x的他Q专E到联合国安理会聆听中国代表伍修权控诉美国R略的发言后，义愤填膺、毅然决心回国。随后，他与夫h李敏华先后辞MNACA的工作到大学教书Qƈ巧妙地利用移民局星期日休息的ZQ以旅游为名、绕道欧z回到北京，实现了投w新中国事业的愿望?/span>
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二次大战后，各国l济q速回升，Ҏ(gu)兴的航空工业提出了旺盛需求。ؓ了飞得更高、更快，必须大力提高发动机的性能和可靠性。那Ӟ航空燃气轮机在各U动力装|中脱颖而出Q很快在航空推进装置中占据统d位?/span>
作ؓ航空发动机核心的风扇、压气机、涡轮等叶轮机械动的研IӞ直到上世U四十年代末期，一直沿用通常I气动力学中飞机机翼时的孤立叶片模型。这U方法，只能计算叶片q_半径处进出口动参数的变化，不能计算叶片的扭转、弯Ԍ因ؓ它没有考虑叶片之间的相互作用，对于叶片数量很多的叶轮机械就不适用了?/span>
因此Qؓ了大q度提高航空发动机和叶轮机械性能Q必针寚w常复杂的叶轮机械动方程l，Ҏ(gu)内部动的特点，创徏新的理论模型Q推导相应的数学方程Q提出简化的物理假定Q最后给出可以数值求解的基本方程和求解方法?/span>
吴仲华则把一个在当时计算条g下无法求解的叶轮机械内十分复杂的三维动分解为S1和S2两族面上的二维动Q其数值求解在当时的计机条g下成为可能。无疑，q是对叶轮机械内部流动研I的巨大贡献Q基于两cL面这一理论模型和计方法，国际学术界对叶轮机械动q行了深入、系l的研究Q发C许多新的动现象和规律，大大提高了叶轮机械的性能Q基于这一理论和方法，成功地研制出了一代比一代性能优越的航I发动机和燃气轮机，极大Cq了世界航空事业和能源动力工业的发展?/span>
分析吴仲华提出的叶轮机械两类面理论Q不隑֏玎ͼ引入的流面偏导数是一座桥梁，它把叶片I间内三l流动的物理量与面上二l流动的物理量联pd一P可以把三l的q动方程转换为流面上的二l流动方E；而在导出的流面上动基本方程中出C片厚度和流面之间的作用力，它们是流动三l性的表征Q也是流面上动方程与通常的二l流动方E的不同之处Q可以认为它们是面理论模型的两大支柱。还应当注意刎ͼ在这一理论中，引入了一个沿线的不变量——相Ҏ(gu)止{子焓(chung)IQ它使方E更为简z，计算更ؓѝ这一座桥梁、两个支柱和一个不变量Q可以认为是两类面理论的精华。这个理论的建立Q可以清楚地看出内部动研究的特点，对于q一步研I其他内部流动现象也是很好的借鉴?/span>
q应当特别指出，q个理论把丰富的惌力、清晰的物理概念、严格的数学演绎和方便的工程应用完美地结合在一P全方位地体现了工E科学之。毫不夸张地_q个Z两类面的叶轮机C元流动理论是一个全面展C工E科学之的优秀范例?/span>
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随着世界上第一颗h造卫星和W一个宇航员q入太空Qhcȝ一ơ离开了地球母Ԍ开启了一个新的时代。飞上天空之后Qhcd面(f)飞离地球、进入太I样一个需求，吴仲华和中国老一代科学家敏感地认识到推进装置的极端重要性和前所未有的科技隑ֺQ面寚w温、高压、高速、高转速和化学反应交织在一L(fng)复杂现象Qؓ了研制出性能可靠、经适用的推q系l，必须对其内部的工作过E有深入l致的了解，必须对能量以热的形式转化、输q和利用的规律进行系l、专门地研究Q必L各类热现象、热q程涉及的分散的工程热力学、内部流动气动热力学、传热传质学和燃烧学几门学科紧密l合在一h考虑。这意味着必须把它们联pd一P形成一门新的综合性应用学U，q行深入pȝ的研IӞ工程热物理学U于1958q在吴仲华的倡导下应q而生?/span>
作ؓ研究能量以热的Ş式{化的规律及其应用的一门技术科学，工程热物理学U有着坚实的学U基。对于一个推q装|，首先要从pȝ上进行研IӞ从工E热力学的角度来探讨其合理性和优越性，即用热力学第一定律和第二定律来分析、研IӞ从M上加以把握。在推进装置和能源动力中Q往往涉及各种动问题Q应当从牛顿三大力学定律出发加以研究Q特别是要求解适用于旋转机械的Navier-Stokes方程和相应的边界条gQƈ在专门设计的、测试精准的试验q_上进行细致的实验。除了流动以外，q常怼随着多种多样的传热传质现象，此时需要用Fourier定律{来分析。对于伴有燃烧过E发生的现象Q更需要用化学反应动力学的定律和方E来加以研究。可见，工程热物理学的几个分支学U在其各自理论和定律作ؓ基础的同Ӟq存在着内在的深ȝ联系Q这使得工程热物理学成ؓ一门内部结构完整、逻辑性很强的学科?/span>
作ؓ一门工E科学，半个多世U以来，工程热物理学有了长的进展，其应用范围也大ؓ扩展。现在，它在航空航天推进、能源高效清z利用、新能源开发、环境保护等领域发挥着来重要的作用。创建工E热物理学的影响已经充分昄Q而且必将为科学和技术的发展做出日益显著的A(ch)献。正如国际知名科学家田长霖先生所预言的那P提出工程热物理学U的意义“随着旉的推U，日益显现”。可以预期，随着临近I间高超声速飞行的实现和高效、清z能源技术以及大规模可再生能源的利用Q工E热物理学将q来更ؓ辉煌的时代?/span>
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攚w开放以后，我国q入了经高速发展的时代。作Z位战略科学家Q吴仲华先生敏锐地意识到Q能源是C会和经发展的重要基础Q能源问题将成ؓ我国和世界各国发展的重大制约因素Q必认真对待，应及早研I应Ҏ(gu)施和解决办法Q制定正的能源开发和利用战略?/span>
1980q_他收C中共中央书记处D办的U学技术讲座第二讲“关于能源问题”的邀诗经q广泛调研、深d析和~密思考，他把讲题目定ؓ“中国的能源问题及其依靠U学技术解决的途径”?0世纪80q代初，我国的能源供应尚不紧张，能源问题也未引v各方高度重视Q此时吴仲华已经清楚地看到能源问题的重要性，明确指出“能源是中国C化的一个根本环节和战略重点”?/span>
报告中，吴仲华特别强调了节能和提高能源利用率的重大意义。在ȝ人类利用能源l验教训的基上，他提Z“分配得当，各得其所Q温度对口，梯利用”这一高效利用能源的十六字原则。其中“温度对口，梯利用”是热力学第一定律和第二定律的l合与ȝQ是普遍适用的科学原理，对节能和U学用能有重要的指导意义Q他q进一步提Z“总能pȝ”的概念Q来阐明能的梯利用q一重要原理?/span>
与此同时Q吴仲华着重指ZU学技术对解决能源问题的重要作用，特别提出必须努力发展高新技术，“科学研I工作必d行”。在报告中，他还国家l一l织、领|制定q期和远期规划；指出能源工业中生的大量污染Q徏议重视环境保护工作；对各U能源，要从重要性、经性、技术可行性、环保性等斚wq行中综合、全面的比较Q做到“分配得当，各得其所”?/span>
今天Q当N和气候灾N发，当能源问题和环境问题困扰着人类的时候，对其q行战略性、前L的研究十分必要。当前，“能源革命”的风暴席卷我国Q这是我国能源充뀁经、清z、低뀁长久供应的Ҏ(gu)保证Q是一个全局性的问题。根本的解决办法是深入探讨“能源技术革命”的内涵Q它对不同能源品U的具体要求是什么？怎样来实玎ͼ管我们现在q不能完全给出答案，但有一Ҏ(gu)肯定的：哪种能源的技术革命越dQ它在未来能源格局中发挥的作用p大?/span>
历史在前q，时代在变化。与上世U相比，我国和世界都发生了巨大改变。但无论如何变化Q科学的_、创新的思维、严谨的作风和扎实的工作Q仍焉要坚持。因此，认真学习(fn)、深入研I、承ƈ且进一步发扬光大吴仲华的爱国情怀和学术思想Q显得尤为重要。让我们在它的光芒照耀下，在科学的道\上不断攀登，为祖国的富强、h民的q福QؓU技事业的繁荣努力奋斗！
作者：徐徏中，1940q生Q中国科学院院士Q中国工E热物理学会理事长，国际吸气式发动机学会QISABEQ副dQ《工E热物理学报》副ȝ。师从吴仲华先生Q?967q研I生毕业后一直在其n边工作，长期从事叶轮机械气动热力学基及应用研IӞ提出了叶轮机Cl激波关p，发展了三元流动理论?/span>
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