林宗虎:与华罗庚为邻的南浔籍院士,70年前的老照片授权南浔时报首次发布

文摘   2024-11-14 00:54   浙江  

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时间对每个人都是公平的,只有勤奋不辍的人才能收获丰硕的果实!”——林宗虎

 

  与华罗庚为邻,从科学救国之路
在上世纪30年代的江南雄镇南浔,有一户人家人丁兴旺、儿女满堂。这是一个有五个女儿和五个儿子的大家庭,排行老七的男孩于1933513日出生,因为他在哥哥去世不久后出生,父母尤其期待他能健康成长,于是在他名宇中加了一个字,但这一加,却使老虎的外号伴随了他的一生。他,就是中国热能工程专家林宗虎院士。

小时候的林宗虎

林宗虎父亲

林宗虎与夫人恋爱时


林宗虎夫人王老师年轻时

1983年,全家福

林宗虎的父亲从事财会工作,早年曾与科学家华罗庚家为邻。华罗庚,这位靠刻苦自学而成功,最终名扬世界的数学大师就生活在林宗虎的身边。因此,父亲常以华罗庚成才的亊迹教育子女:要成为科学家,必须勤奋学习,俗话说得好,学好数理化,走遍天下都不怕。这样的教育引导着林家子女们的求学道铬,在林家子女中,竟没有一人从文,而是大都学理工和农医。

受抗日战争的影响,林先生三岁那年,林家由浙江南浔迁居上海华山路。自此,这条著名的马路就与他结下了不解之缘。林先生的学业主要在华山路附近的三所名校完成。小学是在正志小学,老师的循循善诱使他对每门功课都产生了浓厚兴趣,大大激发了他的求知欲并培有了他爱好学习的良好习惯。三年级便开始学习英文、诗词和文言文的林先生,至今还能背诵唐诗宋词以及《古文观止》中的一些名篇。中学时期林先生就读的美国圣芳济天主教会兴办的圣芳济教会中学,更是以严格的教学和悠久的历史著称。值得一提的是,这所学校除国文和公民课程外全部采用英文救材,由外国神职人员和部分中国教师用英语授课,这为他的英语水平打下了很好的基础。教会学校的办学宗旨在于培养一批能为外国人服务的买办式人物,但是列强欺凌中国的种种事迹,日本的侵略、美国水兵的横行不法,都让林先生深刻地意识到身为贫穷落后民族的沉痛,从内心坚定了科学救国的信念。

与就读德国慕尼黑大学的大孙子

四兄弟



全家福

在美国做学问


解放后,中国迫切需要工业建设,于是考大学时,位于华山路终端的上海交通大学成了林先生的首选目标。考取交大后,林先生被分配在锅炉专业,经过四年严格的工程教育和两年多的研究生学习,他以优异的成绩被留在上海交通大学西迁而成的西安交通大学任教。从此,林先生离开了度过他童年和青少年时代的华山路。现如今,每当他回沪探家漫步华山路时,往事总是如潮水般涌上心头,使他感到特别的亲切和温馨。 
勇攀无人顶峰,自创中国公式
1955年,林先生于上海交通大学本科毕业。1957年,在莫斯科动力学院魏佳耶夫教授和交大陈学俊教授的指导下,他又完成了锅炉专业研究生学业。值得关注的是,他当时完成的毕业论文是中国当时尚未生产的直流锅炉的设计问题,于是1958年,他带着一批学生与上海锅炉厂技术人员合作,设计出中国第一台电站用的高压直流锅炉。

1974年,他成功地解决了上海某电厂本生型直流锅炉严重的流量脉动问题,后来又参与指导了中国大容量直流锅炉关键设备汽水混合物分配装置的研究,研究出的装置至今仍在中国配30万千瓦的直流锅炉上应用,效果良好。1985年,他又卓有成效地负责完成了难度较大的超临界压力直流炉变压运行时两相流体在分叉管和中间集箱中的分配均匀性与阻力研究。

要做别人没有做过的事,林先生这样对记者说,在长期的科研生涯中,林先生形成了科研就要创新的思想,因为科研是一种对未知规律的探其价值就在于在原有认识基础上的开拓和创新。

对林先生来说,更大的兴趣聚集在工程理论方面的研究。气液两相流和传热是热能、核电、石油和化工等工程的重要理论,他迫切希望在外国人统领的科技领域中建立中国学者的理论和计算式。五十多年来,林先生凭着一股虎虎生气,在这一领域纵横驰骋,取得了一个个开创性的成果,得到国内外专家学者的广泛重视和应用,他的科研成果主要分为三个方面:即气液两相流体力学方面,沸腾传热学方面和多相流测量学方面。



在气液两相流方面,他创建的两相流孔扳流量计算式可通用于各种压力、不同组分、多种两相流体和变压力工况,被国际上推荐为最佳式,称林氏公式,并被收入国内外八本著作中,得到广泛应用。他首先对U型管内两相流体压力降型脉动机理进行系统研究,创建其计算程序和脉动判别法,并成功地用于解决电站锅炉严重脉动问題,他应用能谱理论等创立了三种两相摩阻计算法和一种截面含汽率计算式并被广泛应用。

此外,他还首先建立了气液两相流诱发管束卡门涡街振动的通用判别式和数值计算方法。用近十年研究成果出版了国内外第一本研究气液两相流旋涡脱落特性的专著。在沸腾传热方面,他创立了国际上第一个脉动流动时的沸腾传热计算式,该式可用干光菅和多种强化传热管,开拓了传热研究的一个应用前景广阔的新方向。此外,对过冷沸腾传热,稳定流动沸腾传热等均有研究成果。

在多相流测量方面,他在林氏公式基础上首先解决了用一个元伴同时测量两相流最和组分两个参数的国际难题并得到专利和应用。与其博士生一起开创了一种全新的气液两相流体流量测量方法,即分流分相式方法。此法不仅价廉而且精度离,被国际学者评为是一种创新的巧妙测量方法,得到发明专利并在油田注汽热采系统中得到广泛应用,这一切累累硕果的取得,无不饱含着林先生多年的心血与汗水。就拿“林氏公式的建立过程来说,毎一步脚印无不凝结着林先生在科学探索中的坚韧和追求。

1976年,林先生带学生到上海作毕业论文。当时上海汽轮机锅炉研究所正在研究30万千瓦直流锅炉的核心部件汽水分配装置。该装置在试验时,要用孔板测量管子里的汽流量、水流量以及汽水混合物的流量。然而当时,并没有适用的计算两相孔板的方法。国外虽然有公式,但却只适用于狭小的压力和组分范围,超过一定的压力便无法计算。这时,林先生的科学嗅觉使他萌发出要搞一个通用公式的想法。

接下来,林先生紧紧抓住灵感的蔓藤进行摸索。从上海回校后,他便一头扎进图书馆里,开始査找、研究这方面的资料,在日复一日、月复月的研究计算中,他发现了两相流孔板计算式的一个规律,那就是在诸多影响因素中,压力为主要因素。于是,他从低、中、高、特高压力入手,收集、整理出自1962年以来国内各大图书馆收藏的国内外全部两相流孔板计算式及有关数据与论文,结合自己的高压试验数据,经过三年多千多个日日夜夜的辛勤研究,终于在1979年撰写并发表了《用标准圆孔板测量汽液两相流动的干度及流量》的论文,建立了国际上第一个能通用于各种压力、组分、多种两相流体和变压力工况的计算式。

1982年,该计算式经补充试验验证并在国际权威杂志《国际多相流》上发表后,受到英、美、日等八国各种工程方面的学者来函赞许并索要资料。现在,该论文已收入国内外八种著作,在国际上被推荐为最佳式,称林氏公式,并被广泛应用。
林先生研究成功的脉动流动沸腾传热式是在美国建立的。

1980年,林先生以讲师身份到美国迈阿密大学做访问学者。由于其流利的英语和杰出的专业水平,被迈阿密大学授予访问教授的头衔,并让他在该大学讲授流体力学等专业课程。

湖州市委书记马以拜访林院士

南浔区委书记叶理中拜访林院士

南浔区委常委、宣传部长梅爱祥拜访林院士


林院士调研南浔时报

浙江工业大学校长张立彬拜访林院士


作为迈阿密大学的第一个新中国访问学者,林先生十分珍惜这次科研机会,他深感自己的责任与义务,觉得必须做出些成绩才能使自己安心,给祖国争光。所以在迈阿密大学两年的时间里,他竟然从未去旅游一次,而是几乎每天都工作到晚上12点。在这兢兢业业的两年内,林先生撰写并发表了高质量的论文八篇,几乎毎三个月就要发表一篇论文,这种勤奋与成就使美国同行叹为观止。特别是在脉动沸腾传热领域,林先生所取得的成就更加卓越。

这一领域由于难度大,国际上研究甚少,林先生在迈阿密大学,对此进行了系统的研究,仅该项实验的录像就拍了72卷,试验的数据资料摞起来有半尺髙。

在经过长时间的试验、分析、研究后,林先生在1982年撰写并在第七届国际传热大会上发表了题为《两相流体脉动流动时的传热以及受热壁面状态对传热的影吶》的论文,该文建立了国际上第一个两相脉动时的沸腾传热系数计算式,这一算式可用于光管及多种强化传热管,对研究和预测锅炉及反应堆蒸发器等设备的安全性有重要意义。

对此,美国S.S.Lee教授曾指出,这项成果为脉动研究带来了新思路;美国传热学会等评价说,这项成果具有开拓性和实用性……因为论文具有重大价值,当时迈阿密大学清洁能源研究所所长、著名教授魏齐鲁格魯看完后还不禁赞叹道:林先生,就凭这篇论文,你就该当教授了!

2013年,林院士担任森赫电梯技术总顾问


攻破创新领域,中国领先国际八年
1982年,林先生放弃诸多优越的国外条件毅然回到祖国,继续从事科研与教学工作。虽然这时他已成功地取得多项创新成果,但对科学的投入使他并不满足,又开始了新的探索。当时在多相流测量学领域,要同时测量两相流流量及组分,必须用两个测量元件。

由于毎个测量元件前后均需一段长的直管,其长度是该管直径的数十倍乃至百倍,这不仅使管子里流动阻力增大,增加了能源损失,也给整个仪器的安装、维修带来极大的不便。面对这样的现状,林先生多年来的科研灵感不由得使他想到:如果能用一个测量元件来测量那该多好。可这是个国际难题,当时尚未有任何关于这方面的论文,要攻破这个难题就意味着一切都得靠自己去重新摸索。

1983年开始,林先生直潜心这个课题的研究,经过整整三年的时间,在1985年,他终于解决了用一个测量原件同时测定两相流量和组分的国际难题,并且该方法可用于各种压力。

而后,该成果于1986年获国家专利并得到应用,在国际上直到1994年比利时Giot教授等才发表相同方法的低压试验论文,因而林先生的这一成果至少领先国际水平八年。
据林先生介绍,气液两相流的流量测定要比单纯为液体或气体的流量测定困难得多,通常有两种测量方法,种是对气液混合物整体进行测量,称之谓均相测量法,但误差较大,可达6%以上。

另一种是将管内混合物先进行气液分离,分别对气及液测定流量后再混合起来回入管路,称之谓分相测量法。分相法需要一个很大的气液分离器,价格昂责、笨重,尤其在高压时,此外管路复杂。林先生等经五年研究后首创了一种全新的分流分相测量法,其法为先分流一小部分有充分代表性的气液混合物,使之分离成气及液,进行单相流量测定后,再回入总管路。

只要预知分流流体占总流的比例,就可确定总的混合物的流量。这种方法只需一个微型分离器即可显著提高流量测量精度,按此法制成的仪表在价格上比进口仪表低数倍而在测量误差上远比其它仪表高,其误差可低于3%。相关论文在2002年第四届国际多相流测量大会上发表时,国际评委评为是一种创新的巧妙测量方法,已获得发明专利并在多个注汽热采油田得到应用,经济效益显著。某油田每年注汽费用达八亿元,应用此仪表对每口井注汽量进行按需监测注汽后,每年可节省注汽费1.6亿元。

1999年至2004年林先生主持了国家自然科学基金重大项目能源动力中多相流热物理基础理论与技术研究的研究工作,对大型电站锅炉、核反应堆及蒸发器、油气混输工程中的复杂多相流与传热传质规律及测量问题进行了系统深入的研究。

该项目在国内外发表论文300多篇,总体评价达到国际先进水平,部分成果已得到应用,提升了中国多相流研究在国际学术界的地位和影响。这些成果已反映在以他为第一作者的同名专著中,由电力出版社在20104月出版。
在此期间,他还和上海四方锅炉厂一起设计了国内外第一台油田注汽用超临界压力蒸汽发生器。

近年来鉴于中国化石能源渐趋紧迫,环境污染严重,急需节能、减排等现况。他先后出版了《锅炉用水、清垢及除灰》、《循环流化床锅炉》、《强化传热技术》等著作,并主编了由化工出版社出版的《节能与环境保护丛书》(共十本)和《替代能源应用技术丛书》(共四本),以推动和促进节能环保事业的发展。

在科研方面他完成了高炉瓦斯泥多相流脱锌技术研究项目,可以将大量污染环境的瓦斯泥废物脱锌后再回炉使用,已在某钢厂进行中试。目前,他正在从事用超临界压力技术处理污水的研究工作,已进入中试阶段。此外还正在建设一个大型海洋石油管路试验平台以便进行深海采油时管路多相流机理以及必须掌握的管路流动保障技术的研究工作。
老骥伏枥志千里,笔耕不辍育千秋
林先生常说:时间对每个人都是公平的,只有勤奋不辍的人才能收获丰硕的果实!及时将科研成果写成论文发表和勤于著作已是林先生常年来养成的习惯。除忙于学校正常教学工作外,他就着手著作。这也是林先生目前精力的主要方向。

早在留美期间,林先生深感多相流体力学,强化传热学和多相流测量学对今后发展能源动力工程及其新装备的重要作用。他一边进行这些领域的研究工作,一边尽力搜罗积聚相关科技资料。1982年回国后,他就结合自己的科研成果同时编著《气液两相流与沸腾传热》、《强化传热及其工程应用》以及《气液固多相流测量》三部著作,并在19871988年间分别由三个出版社出版。

当时强化传热被誉为第二代传热技术,但国内外尚无一本全面论述强化传热的专著。多相流测量也是第一本相关专著。这些专著的出版有力地促进了中国相关新技术的研发和应用,也奠定了他在多相流体力学,强化传热学和多相流测量学方面的学术地位。

1987年至今,林先生已出版著作22部,差不多平均每年一部,发表论文近150篇,其论著总字数超过700万字。其中包括锅炉著作七本、传热著作四本,测量著作五本,两相流体力学著作六本。这些著作中,气液两相流旋涡脱落特性及工程应用内容全是他的科研成果也是国际上首本专著。

《管路内气液两相流特性及其工程应用》一书中,90%内容为他具有国际先进水平的科研成果;已在美国出版的两部专著,更是他与国际著名专家联袂合作的结晶,享有国际先进地位。

林先生以其五十余年的艰辛探索和研究,成功地实现了自己的心愿。他在多相流体力学,传热学和多相流测量学等方面做出了多项创造性成果,解决了多项国际难题。他的成绩使国内外学术界对他刮目相看,国际同行们也对他取得的成绩感到由衷的佩服。

至今,他已取得国家自然科学三等奖、国家科技进步二等奖各一项;国家教委科技进步一等奖等省部级奖十项;持有美国专利一项,中国专利16项。国外学者将林先生评为中国研究两相流与传热的首屈一指专家具有国际水平的活跃研究者

为了表彰林先生在学术上的杰出成就,1988年,国务院授予他有突出贡献中青年科技专家的光荣称号,1989年被评为陕西省优秀科技工作者1991年获政府特殊津贴,1995年,又被选为中国工程院院士。

人物名片
林宗虎:1933513日生于南浔镇。热能工程专家。1955年毕业于上海交通大学动力工程系。1957年上海交通大学研究生毕业。19801982年美国迈阿密大学做访问教授。1988年被授子国家级有突出贡献中青年科技专家称号。1989年被授于陕西优秀科技工作者称号。1995年当选为中国工程院院士。

现任西安交通大学热能工程系教授,热能工程专业博士生导师,《中国工程热物理学报》副主编,《工业锅炉期刊》名誉主编等职。曾任国家自然科学基金评审组成员,中国工程热物理学会副理事长等职。

主要成就:
在气液两相流体力学方面所建两相流孔板流量计算式被国际上推荐为同类最佳式,称林氏式。在沸腾传热学方面,创立了国际上第一个脉动流动时的沸腾传热计算式。在多相流测量领域,首先解决了用一个元件同时测定两相流量和组分的国际难题并得到专利和应用。1989年获国家自然科学奖三等奖。

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