?3月21日,陶文铨院士在西安交大质子交换膜燃料电池实验室,指导学生做实验。?周励?摄
中国科学院院士陶文铨,我国著名工程热物理学家、数值传热学专家,西安交通大学能源与动力工程学院教授、博士生导师。
60年来,他一直从事传热学及其数值模拟方法与工程应用的教学与研究,开创了国内外这一领域的多个“首次”和“率先”,推动与促进了我国数值传热学科的形成与发展,令世界瞩目。
专注传热学教研及其应用60年
1939年3月,陶文铨生于浙江绍兴;1962年,从西安交大本科毕业;1966年,研究生毕业后留校任教;1980年,赴美国明尼苏达大学机械系传热实验室进修;1988年,编著的《数值传热学》出版;1996年,出任教育部热工课程教学指导委员会主任委员;2002年,编著的《计算传热学的近代进展》获全国普通高校优秀教材一等奖;2003年,获首届国家级教学名师奖;2005年,当选中国科学院院士;2006年,出任西交利物浦大学校长,获全国五一劳动奖章,2013年10月,成立西安交大陶文铨教育基金……
3月21日,记者有幸在陶院士办公室采访了他。对于记者的好奇:“您为什么会选择研究传热学这样枯燥的学科?”他这样解释:“我从1959年20岁时,就开始关注传热学及其应用,觉得传热很奥妙。那时候,我们国家在这方面的研究还比较落后,因此上大学就选择了这门专业。到如今60年了,我这一辈子就做了两件事,一是研究传热,二是流动传热的数值计算。”
在强化传热方面,他提出与研制了多项高效强化传热新技术,研究了基本理论与工程应用、电子元器件的冷却技术、湍流模型及其工程应用、高效换热器的优化设计与研发、微细尺度流动和传热的研究、多尺度系统/过程建模等。
在数值计算传热方面,他提出分析对流项离散格式稳定性的符号不变原理与处理不规则区域的组合网格思想;提出绝对稳定的对流项离散新格式和处理不可压缩流场速度与压力耦合关系的全隐算法,提高了计算精度和收敛速度。
通过这两方面的研究,他创造了国内外多个“首次”和“率先”:1986年,在西安交大主办了我国第一个计算传热学讲习班,首次将传热强化与流动传热问题的数值计算等领域研究引入国内;提出的绝对稳定高精度格式,摒弃国际上保持30多年的半隐假设,创建系列全隐算法,构建了快速收敛高精度的计算传热学的宏观计算新体系;在国际上率先构建宏观-介观-微观多尺度计算框架体系,发展了界面耦合的重构算子和耦合理论;发明了高效低阻的强化传热技术,突破国际上“气体阻力增加必大于传热强化”的传统理念,使我国流动与传热的多尺度模拟研究处于国际前沿,成果应用于沈阳鼓风机集团公司、杭氧换热器公司等合作;开发多个系列的换热器新产品,产品远销国内外,经济效益显著……
截至目前,陶院士获得国家、省部级科技成果奖及国家级荣誉近30项。出版专著与教材14部,编著的《数值传热学》研究生教材与《传热学》(高教版)是目前我国热能动力类专业本科及研究生教学中使用最广的两本教材。
“最骄傲的事是培养了一批优秀学生”
陶院士从1966年以来一直坚持在本科教学第一线,教授所开设的“传热学”“计算流体力学与传热学”“数值传热学”“计算传热学的近代进展”等课程。
最喜欢称呼他为“陶老师”的陶院士说:“我最骄傲的事,是培养了一批优秀的学生。”
1988年至2018年期间,他已经培养研究生180多人,其中81人获博士学位,大部分在陕西工作,都是工作领域的佼佼者。
1996年,陶文铨牵头组建热质传递数值预测科技创新团队,随后创建热流中心,主要围绕复杂热质传递的数值预测理论及其重大工程技术开展创新研究。
“勤奋,进取,求实,融洽”是陶文铨课题组的组训。记者看到这八个字的团队精神装裱在镜框里,醒目地悬挂在陶院士的办公室。
在他的带领下,团队成立后发展迅速,创建全新算法,攻克国际难题,先后获批国家重点学科、国家111引智基地、国家西部能源研究院、国际合作联合实验室等一批国家级研究平台,现如今已成为国家热科学领域一流的研究基地。
国际合作中也有一定影响,引进了由院士带领的5个美英国际一流团队,与国际著名高校和学术机构共建15个合作平台,承担国际合作项目26项。创建热科学与工程国际合作联合实验室,发起创办ASCHT和IWHT两个系列国际会议,引领了国际计算传热及强化传热学科的发展。
在面向国家重大需要求和国民经济主战场方面:研究成果指导了航天超级隔热材料及大型舰船偏流装置冷却技术的设计,发明了气体及液体强化传热新技术;授权发明专利80项;产品打破国外垄断,实现了行业产品的更新换代。
自2000年以来,团队共获国家科技奖9项,其中进步奖创新团队一等奖1项,自然科学二等奖3项,技术发明二等奖2项,科技进步二等奖2项,何梁何利科技进步奖2项。
团队力量从成立之初仅有3人,到如今汇聚了包括院士、杰青、长江、千人及四青在内的一批高水平创新人才,40岁以下成员占比62%,形成了梯队和年龄结构合理、基础与应用研究并重、优势互补的创新团队。会上发言。
西迁精神的第一批传承人
陶院士一心扑在事业上,无论是教书育人,还是科研治学,总是以身作则,为人师表。他总是说:“我不能耽误学生的每一堂课”。他把教师的职责看得无比神圣,做起事来总是进入忘我境地,一些疾患常常抛在脑后。常年来,他超负荷工作,担任的教学、科研工作量往往是定额的几倍,经常工作到凌晨两三点钟。
“我是西安交大西迁后的第一批来西安报到的学生,可以说是西迁精神的第一批传承人。上本科时,遇到了一大批西迁人,至今还被他们‘胸怀大局,无私奉献;弘扬传统,艰苦创业’的精神深深感动。”陶院士告诉记者,这辈子最要感谢的人:一是自己的恩师,陈大爕教授、杨世铭教授、陈钟颀教授和刘桂玉教授;二是感谢自己的同事和半个学生何雅玲院士;三是感谢爱人孙玉琴。
谈起爱人,陶院士深表愧疚,说自己对家里的事从不操心,全靠妻子。孙玉琴是标准的上海人,华东师范化学专业毕业,有自己大好的事业,但她为了陶院士能一心一意工作,除了完成自己教学工作外,还要全心全意照顾陶院士的生活起居、身体健康,还有孩子的成长等。
当天,记者还见到了同是西安交大能源与动力工程学院的郭烈锦院士,他这样评价陶院士:“陶先生对学问的追求精益求精,对我国数值传热学的贡献居功至伟,是所有科研工作者的楷模。”
何雅玲院士说:“先生为我国能源动力工程科学技术特别是工程热物理及相关学科的发展,为我国高等教育事业和西安交大的发展做出了卓越贡献。先生昂扬坚韧的精神风范深深影响着身边的每一个人。”
今年,进入耄耋之年的陶院士带领团队正在研发氢燃料电池,并依然每周给学生上十节课,其中三四天出差,几乎每天工作日程都安排得满满。对于荣获2018年陕西省科技最高成就奖的感想,他说:“这对于我个人就是鞭策,对于我们团队和学生就是激励,激励他们坚持研究,不忘初心,砥砺前行!”
(本报记者 周励)
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