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愛運動,更愛科研,他是我國船舶研究的開拓者!

上天、入地、下海,一直是人類永恆不懈的追求。近年來,我國各類艦船接二連三地下水,如下餃子般令人眼花繚亂。這些成就離不開我國船舶界科研工作者數十年的艱苦探索,而何友聲作為我國船舶原理研究的開拓者和奠基人,無疑是其中最傑出的一位。

何友聲院士(圖片來源:上海交通大學新聞網)

力排眾議斷疑案

1976年,我國浙江沿海的輪船在航行時屢屢發生船尾劇烈振動的怪現象,往往輪船開航沒多久,隔艙壁就被震出了裂縫,嚴重威脅航行安全。更奇怪的是,當船員們匆忙採取加固措施後,振動反而愈演愈烈。

事關國計民生,必須儘快解決,有關部門立即組織起全國的船舶專家到現場把脈問診。其實,不止在中國,當時世界範圍內船速提升,很多國家的船舶都存在不同程度的尾振現象。一番討論後,多數專家都認為事故原因在於船身過於單薄,而船機功率又過大。然而,坐在會場一角的一位中年人卻感到事有蹊蹺,他目不轉睛地盯著面前的測試數據,陷入了沉思。

這位中年人名叫何友聲,是上海交通大學的教授。早在二十年前,年僅25歲的他就以一篇題為《辛氏法的端點修正》的論文名震造船界。建國初期,我國各行各業都向蘇聯學習,造船業亦不例外。然而,在船型面積計算方面,蘇聯教材中採用的梯形法精度有限,而另一種辛氏法又異常繁瑣,很難用於實際生產。踏上工作崗位不久的何友聲充滿了「明知山有虎,偏向虎山行」的創新精神,經過日復一日的思索和推演,他終於找到一種簡單的修正方法。這是中國人第一次在國際造船界提出自己的計算方法,它直觀明了又十分精確,在造船界產生巨大影響,後來被收入各種教科書及設計手冊中。

時間來到1976年,船尾振動分析會上,何友聲放下手中的測試數據,說:「各位同志剛才說的都很有道理,不過,我個人認為,這個問題主要還是由螺旋槳空泡激振力導致的。」空泡?這是咋回事兒?何友聲所說的空泡,其實就是氣泡。如果我們將一個玻璃瓶扔進水中,比如這樣:

由於瓶子比水運動速度快得多,瓶子周圍的水壓會突然降低,形成大量空泡,這些空泡時生時滅,隨之產生強大的衝擊波,最終導致玻璃瓶破裂。機智的皮皮蝦就深諳此理,它在捕食的時候高速揮舞強壯有力的「小拳拳」,產生大量空泡來擊暈獵物(請戳《色彩斑斕的殺手》)。不過,對於螺旋槳而言,空泡帶來的更多是危害,一些船隻僅半年就要換一次螺旋槳葉片。

當時空泡研究在我國方興未艾,不少專家認為何友聲的觀點不可思議。何友聲據理力爭,將最新的空泡激振力研究成果介紹給大家,這才使人信服。人們按照他的意見對船尾採取了改善措施,果然降低了船尾的振動。

左:正在承受空泡作用的螺旋槳,右:被空泡損毀的螺旋槳(圖片來源:teamuv.org)

師從大師學力學

在解決輪船的尾振問題後,何友聲愈發感到深入研究這一問題的迫切性,後來他成功開拓了螺旋槳激振力等四個嶄新的研究領域,取得了諸多成果,使我國船舶設計和水下兵器的理論研究飛速發展。1995年,何友聲眾望所歸地當選為中國工程院院士。

常言道:「名師出高徒」,教出何友聲這位「高徒」的正是一批力學大師們。

1957年,鑒於國內力學人才奇缺,中科院力學研究所和清華大學聯合創辦了力學研究班。作為優秀的青年教師,何友聲幸運地成為力學研究班的首屆學員,主修流體力學。可千萬別小看這個班,它的班主任是錢學森,副班主任是錢偉長,班委則是郭永懷等專家教授。對於搞科研的人來說,這些學者無疑是萬眾追捧的明星,每當開課時,教室里總會擠得水泄不通,甚至連陸士嘉也常來蹭課。何友聲自然十分珍惜難得的學習機會。

何友聲在力學研究班的幾位老師,左起:錢學森、郭永懷、錢偉長(網路圖)

當時並沒有教材,所有老師都用自己的講義授課,講的也都是國際力學界最前沿的內容。他們總能將高深的理論講解得簡單透徹,清晰的物理概念、簡潔的數學表達,讓何友聲覺得聽課簡直是一種享受。給何友聲上流體力學概論課的是郭永懷,有一次,他在講授黏性流動的邊界條件時,問道:「大家知道如何測得壁面上的速度嗎?」學員們立刻七嘴八舌討論起來,過了一會兒,郭永懷一邊在黑板上畫了一幅越靠近壁面測點值越離散的圖,一邊笑道:「壁面上的速度其實是測不到的,只能趨近。」這種平等討論的姿態和提問式的傳授方式讓何友聲印象十分深刻,此後幾十年一直受用。

郭永懷給力學研究班學員講課(圖片來源:參考文獻[5])

何友聲手稿(圖片來源:上海交通大學新聞網)

除了理論知識,同樣讓何友聲受用的還有大師們的科學精神與家國情懷。有一次過年,何友聲作為學員代表到錢學森家中慰問,看到錢學森家中簡樸的陳設,他疑惑地問:「錢老師,您在美國待了二十多年,已經有了很高的地位和榮譽,為什麼還要回國呢?」錢學森說:「我早就想回來了,我要為自己的祖國服務。我們中國人要有志氣,我不斷做最尖端、最難的研究,就是要證明我們中國人並不比外國人差。」何友聲聽罷深受觸動。

在力學研究班學習兩年後,何友聲重新回到了上海交通大學,他謹記大師們的教誨,學習他們的教學方法將所學傳授給學生。他還仿照力學研究班的形式,成立了我國第一個船舶力學討論班,為船舶領域培養了大批優秀人才。錢學森曾稱讚他「誠力學班佼佼者也」!

1997年,何友聲在上海交通大學流體力學實驗室(圖片來源:《中國工程院院士 1994 1995 19

愛運動的「雜家」

除了搞科研、忙教學,何友聲這位「佼佼者」還是個名副其實的體育發燒友。

何友聲曾在大連工學院工作過一段時間,在那裡,他痴迷於滑冰,為此摔了不少跟頭。他甚至還迷上了在冬天洗冷水澡,認為這樣可以保持充沛的精力,提高科研工作的效率。

到了晚年,何友聲十分鐘愛足球運動,可由於身體患病,醫生禁止他跑跑跳跳,只允許每天傍晚慢走幾十分鐘。有一天,他的「足球癮」又上來了,便將醫囑拋到九霄雲外,瞞著家人偷偷溜到足球場上去了。不料,學生看他上了年紀,壓根不願意和他踢。何友聲回到家,很快就心生一計。當夜晚甫一降臨,他再次跑到了足球場,由於天黑,別人看不見他的白髮,通過這樣「瞞天過海」的方式他才終於踢到了足球。

在結束酣暢淋漓的運動之後,何友聲總喜歡讀上幾頁雜書,從史籍到科幻、武俠無所不包,以至於朋友們都笑稱他是「雜家」。其實,何友聲深受錢學森的影響,錢學森於園林、繪畫、音樂無所不通,這使他大為折服,此後也一直踐行「采諸家之長」的精神。

踢球歸來(圖片來源:《院士寫真 崔益軍攝影作品集》)

何友聲在船舶領域奮鬥了近半個世紀,所獲榮譽不計其數,每次面對榮譽時,他都會說:「我將依舊在教學與研究園地里耕耘,這是我畢生追求的目標。」2018年1月17日,愛科研、愛教學、愛運動的何友聲走了。如今,成千上萬的船舶工作者依舊奮戰在他一生耕耘的領域,沿著他開拓的研究方向,為我國的海洋事業添磚加瓦!

何友聲題詞(圖片來源:《中國工程院院士 1994 1995 1996》)

(推薦視頻:何友聲談自己的研究領域,地址:http://v.youku.com/v_show/id_XNDQyOTk1MDYw.html?from=s1.8-1-1.2)

人物小檔案:

何友聲(1931.7.28 – 2018.1.17),中國工程院院士,歐洲科學院院士,我國著名的水動力學家,曾任中國力學學會副理事長、國際理論與應用力學聯合會理事。他是我國船舶原理研究的奠基者、高速水動力學和出入水研究的先驅,開拓了螺旋槳激振力研究領域,使我國船舶的減振水平躍上新台階。在空泡流和水中兵器出入水的研究中取得了重要成果,有力地支持了有關型號的研發。

名言:

正身律物,輕利重德,學貴致用,以勤補拙。

參考文獻:

[1] 中共上海市科技教育工作委員會. 愛國奉獻,創新求實——院士精神研究報告[M]. 上海:上海教育出版社,2007.

[2] 上海市寧波經濟建設促進協會,等. 同建新上海[M]. 上海:東方出版中心,2006.

[3] 《百年同濟 百名院士》編委會. 百年同濟 百名院士[M]. 上海:同濟大學出版社,2007.

[4] 何友聲. 辛氏法的端點修正[J]. 中國造船,1956(5):60-63.

[5] 中國科學院力學研究所. 郭永懷先生誕辰一百周年紀念文集[M]. 北京,2009.

[6] 孫懋德. 群星璀璨[M]. 大連:大連理工大學出版社,1999.

[7] 趙建夫,干國華. 星漢璀璨同濟人 第1輯[M]. 上海:同濟大學出版社,2007.

[8] 徐飛. 學者筆談 第1輯[M]. 上海:上海交通大學出版社,2012.


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