本刊記者 付 強(qiáng)
伊衛(wèi)林說(shuō),葉輪機(jī)械雖已應(yīng)用多年卻依然生機(jī)勃勃,并仍將長(zhǎng)期作為眾多動(dòng)力機(jī)械核心部件或單獨(dú)裝置存在。
它在人類賴以生存的能量生成、轉(zhuǎn)換及消耗過(guò)程中,不可或缺。從最早農(nóng)業(yè)文明時(shí)期解放人力、畜力的水車,到第一次工業(yè)革命的蒸汽輪機(jī),再到現(xiàn)今陸、海、空、天皆廣泛使用的燃?xì)廨啓C(jī),葉輪機(jī)械的性能水平始終是衡量國(guó)家科技、工業(yè)、國(guó)防和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要標(biāo)志。
對(duì)有著多年從事葉輪機(jī)械氣動(dòng)熱力學(xué)工作經(jīng)驗(yàn)的伊衛(wèi)林來(lái)說(shuō),術(shù)業(yè)有專攻,他要給予科研絕對(duì)的專一與專注,長(zhǎng)久以來(lái)的目光總歸是繞不開(kāi)壓氣機(jī)和渦輪,這兩者一個(gè)增壓耗能,一個(gè)降壓做功,而正是在增降收放的機(jī)械律動(dòng)之間蘊(yùn)藏著許多等待人們探索挖掘的秘密。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械,作為飛行器的心臟,素以“工業(yè)之花”著稱。其性能水平直接關(guān)乎著整個(gè)飛行器的性能、可靠性及經(jīng)濟(jì)性。它的發(fā)展也是一個(gè)國(guó)家科技和工業(yè)推進(jìn)的重要保障,對(duì)國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)有著不言而喻的重要作用。因此,隨著燃?xì)廨啓C(jī)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位,葉輪機(jī)械的內(nèi)部流動(dòng)研究也需積極響應(yīng)時(shí)代要求,為深入迫切的性能需求加些速度。
伊衛(wèi)林
通過(guò)伊衛(wèi)林簡(jiǎn)要、清晰的闡釋,有些東西是可以明確的。譬如,壓氣機(jī)、燃燒室和燃?xì)鉁u輪,這是構(gòu)成航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件;推重比、耗油率和穩(wěn)定裕度,這是表現(xiàn)機(jī)體性能的重要參數(shù);葉片幾何、氣動(dòng)性能和角區(qū)分離,這是提升整體運(yùn)作效率的優(yōu)化重心?!叭~輪機(jī)已經(jīng)歷經(jīng)了兩代三維葉片的發(fā)展,‘基元葉型’和‘掠彎積疊’幾乎用盡了基元葉柵負(fù)荷及其展向匹配潛力,如何精細(xì)化調(diào)控端區(qū)流動(dòng)和角區(qū)分離進(jìn)而加快新一代三維葉片設(shè)計(jì)是目前正在面臨、亟需解決的問(wèn)題?!币列l(wèi)林如是說(shuō)道。
伊衛(wèi)林表示,他當(dāng)下的研究重點(diǎn)還是葉輪機(jī)械氣動(dòng)方面,為葉輪機(jī)械中的端區(qū)流動(dòng)控制尋求最優(yōu)配置。“這么多年來(lái),模擬也好、設(shè)計(jì)也好,主要針對(duì)的對(duì)象一直是葉輪機(jī)。不管是葉輪機(jī)械流動(dòng)機(jī)理研究,還是近期涉及較多的端區(qū)流動(dòng)控制研究,它們最終的目的都是為了提高葉輪機(jī)械的整體效率和性能。不過(guò)要將一個(gè)設(shè)計(jì)變成實(shí)實(shí)在在的市場(chǎng)產(chǎn)品,除了我進(jìn)行的前期工作外,還需要材料、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及加工制造試驗(yàn)等多方面的參與?!?/p>
20世紀(jì)初,投身原“973”、原“863”計(jì)劃等重大項(xiàng)目,分擔(dān)研究工作的同時(shí),伊衛(wèi)林向前輩請(qǐng)教方法,與同齡人交流思想經(jīng)驗(yàn)。自始至終,他都沒(méi)讓自己閑下來(lái),始終保持著高度的學(xué)習(xí)能動(dòng)性,為理論和實(shí)踐謀求一個(gè)最佳的契合點(diǎn)。在國(guó)家自然科學(xué)基金的支持下,他緊抓機(jī)會(huì),在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中挑起大梁,展開(kāi)數(shù)值模擬、CFD程序開(kāi)發(fā)等設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)體系的研究。以葉輪機(jī)端區(qū)流動(dòng)損失為出發(fā)點(diǎn),他率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)針對(duì)端區(qū)幾何進(jìn)行精細(xì)化調(diào)整,他說(shuō):“端區(qū)流動(dòng)損失占據(jù)整個(gè)機(jī)械損失量的三分之一。為什么損失這樣高?它的主要來(lái)源是什么?如何達(dá)到有效控制?這些都是我們?cè)谒伎己蜏?zhǔn)備解決的問(wèn)題?!?/p>
伊衛(wèi)林介紹,相關(guān)研究已獲得3項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目支持?!扒嗄昊鹬荚趯?duì)離心壓氣機(jī)、渦輪增壓器進(jìn)行深層次探索,兩項(xiàng)面上基金更多的是會(huì)考慮流動(dòng)控制方面?!痹谒磥?lái),以往研究中不乏有對(duì)流動(dòng)控制的諸多嘗試,卻仍有待突破。雖然有一些新裝置的加入能解決部分問(wèn)題,但往往會(huì)造成額外消耗、費(fèi)用等新問(wèn)題。
同在北京理工大學(xué)的季路成教授對(duì)伊衛(wèi)林的影響頗深,其針對(duì)端區(qū)流動(dòng)高損失因素提出的包含非軸對(duì)稱端壁的完全葉柵端壁融合(BBEW-Blended Blade and Endwall)和前緣邊條(LESB-Leading Edge Strake Blade)方法,能在一定程度上解決不同來(lái)源端區(qū)損失?;谶@一思想,他們團(tuán)結(jié)合作,實(shí)現(xiàn)了突破?!拔覀兯记跋牒螅杏X(jué)還是應(yīng)該在葉片和端壁本身入手,在加工設(shè)計(jì)上多做文章,這樣也就能確保不會(huì)有額外的設(shè)備和消耗加入。”而后,他們通過(guò)理論研究、數(shù)值模擬及試驗(yàn)驗(yàn)證,基于端區(qū)流動(dòng)模型建模,很快掌握了角區(qū)分離機(jī)理,建立起B(yǎng)BEW/LESB參數(shù)化構(gòu)型,并成功獲得了角區(qū)分離起始、發(fā)展及演化的作用機(jī)理、影響規(guī)律,提煉出構(gòu)型參數(shù)與葉片幾何、氣動(dòng)性能、角區(qū)分離諸參數(shù)的一系列關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則。
有的話聽(tīng)起來(lái)很容易,但真要落實(shí)到行動(dòng)上則有著千難萬(wàn)難。從工業(yè)發(fā)展以來(lái),之于葉輪機(jī)本身形式的研究,可謂“前人之述備矣”,那么要在浩如煙海的研究中做出新意、創(chuàng)意,伊衛(wèi)林明白這條路很長(zhǎng),還不大好走。
“要?jiǎng)?chuàng)新的確有難度。試驗(yàn)條件、研究經(jīng)費(fèi)等也有一定限制,但這些并不能成為中斷研究的借口?!币恢币詠?lái),他憧憬的是攻克難題后的那份成就感。在他的認(rèn)知中,任何方向的研究皆非易事,但既然有所選擇便要有所堅(jiān)持。以樂(lè)觀積極的態(tài)度堅(jiān)持,在團(tuán)隊(duì)之間鼓勵(lì)、幫扶中堅(jiān)持。
與學(xué)生合影
這些年來(lái),除了加大工作力度、推進(jìn)項(xiàng)目研究外,伊衛(wèi)林時(shí)刻留心著行業(yè)領(lǐng)域的變化發(fā)展。他肯定了國(guó)內(nèi)研究同尖端前沿的差距,同時(shí)也強(qiáng)調(diào)會(huì)在數(shù)值模擬、設(shè)計(jì)技術(shù)、試驗(yàn)方法上繼續(xù)進(jìn)行全新的嘗試和探索?!皩W(xué)科的先進(jìn)性發(fā)展不論是對(duì)于國(guó)家工業(yè)還是國(guó)防建設(shè)而言都尤為重要。既然要?jiǎng)?chuàng)新,照搬改進(jìn)定然不可取,要結(jié)合國(guó)家需要、市場(chǎng)需求進(jìn)行定向開(kāi)發(fā)?!彼运难芯抗ぷ鬈娒窦鏉?jì),面向航空、地面、航海動(dòng)力裝置發(fā)展開(kāi)展具體型號(hào)的開(kāi)發(fā)。
與國(guó)家發(fā)展同步,同企業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合,伊衛(wèi)林還希望在新能源領(lǐng)域的先進(jìn)循環(huán)、復(fù)雜應(yīng)用等方面有所斬獲。他對(duì)國(guó)家最新設(shè)立的航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨唭蓹C(jī)專項(xiàng)分外期待,“以葉輪機(jī)械為核心的新循環(huán)發(fā)展將逐漸興起,身為新一代的青年科研人,我希望在更高層次的國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目上有所貢獻(xiàn)”。
科研工作是伊衛(wèi)林牢牢把握的一部分,此外他會(huì)把余下精力付諸教育教學(xué)層面。他指出,當(dāng)前學(xué)科教學(xué)的矛盾主要集中在需要夯實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性之間?!耙怨た苼?lái)講,理論知識(shí)是研究開(kāi)展的必備前提。作為老師,我會(huì)盡可能通過(guò)發(fā)展新的授課形式來(lái)激發(fā)學(xué)生的興趣,在枯燥的基礎(chǔ)原理中融入現(xiàn)代化發(fā)展實(shí)況,讓他們?cè)趯?duì)技術(shù)發(fā)展有所了解的同時(shí)掌握好最基本的東西?!?/p>
他最為看重的是思路開(kāi)闊與否,不提倡死記硬背,更希望每個(gè)人都能夠鍛煉出運(yùn)用思維武器解決問(wèn)題的能力。發(fā)現(xiàn)前人尚未開(kāi)墾的園地,用不一樣的看法和結(jié)論體現(xiàn)自身的差異,印證行世一遭的價(jià)值,在伊衛(wèi)林看來(lái),人生也都充滿了無(wú)限的趣味。