李文山在10月初的時(shí)候就離開長安，一是去找原材料供應(yīng)商，二是去找合格的協(xié)作廠家。主要就是可以電風(fēng)扇的塑料外殼的廠家，如果真沒辦法，那就只能自己幹了。
雖然現(xiàn)在電風(fēng)扇的生產(chǎn)反而沒有那麼緊急了，就算找不到塑料廠肯做的，因爲(wèi)在西班牙的航模大單，只要幾個月後，戈力的經(jīng)濟(jì)情況好轉(zhuǎn)了，完全可以自己做。
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轉(zhuǎn)眼過了一個星期，10月18日，週二。學(xué)校門口的橫幅早已換成了‘熱烈歡迎吳中樺院士蒞臨我校指導(dǎo)’。
在校長等一大羣人的擁簇下，吳中樺院士來到了西工大。按照行程，明天他將會開一個名爲(wèi)‘感受工程藝術(shù)之美’的科普性講座。然後接下來幾天和航空院進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。
工程藝術(shù)之美當(dāng)然是三元流動理論在航空燃?xì)廨啓C(jī)上的應(yīng)用，吳院士這次的講座主要目的就是介紹三元流動理論的背景和發(fā)展。
吳院士先生介紹了相關(guān)背景。
原來在二次大戰(zhàn)後，各國經(jīng)濟(jì)迅速回升，對新興的航空工業(yè)提出了旺盛需求。爲(wèi)了飛得更高、更快，必須大力提高發(fā)動機(jī)的性能和可靠性。那時(shí)，航空燃?xì)廨啓C(jī)在各種動力裝置中脫穎而出，很快在航空推進(jìn)裝置中佔(zhàn)據(jù)統(tǒng)治地位。
接著吳院士介紹了三元流理論發(fā)展的必要性。
作爲(wèi)航空發(fā)動機(jī)核心的風(fēng)扇、壓氣機(jī)、渦輪等葉輪機(jī)械流動的研究，直到上世紀(jì)四十年代末期，一直沿用通常空氣動力學(xué)中飛機(jī)機(jī)翼時(shí)的孤立葉片模型。這種方法，只能計(jì)算葉片平均半徑處進(jìn)出口流動參數(shù)的變化，不能計(jì)算葉片的扭轉(zhuǎn)、彎曲，因爲(wèi)它沒有考慮葉片之間的相互作用，對於葉片數(shù)量很多的葉輪機(jī)械就不適用了。
因此，爲(wèi)了大幅度提高航空發(fā)動機(jī)和葉輪機(jī)械性能，必須針對非常複雜的葉輪機(jī)械流動方程組，根據(jù)內(nèi)部流動的特點(diǎn)，創(chuàng)建新的理論模型，推導(dǎo)相應(yīng)的數(shù)學(xué)方程，提出簡化的物理假定，最後給出可以數(shù)值求解的基本方程和求解方法。
在傳統(tǒng)的空氣動力學(xué)模型不適應(yīng)多葉葉輪機(jī)械的時(shí)候，吳院士在60年代開創(chuàng)了三元流動理論。
吳院士把一個在當(dāng)時(shí)計(jì)算條件下無法求解的葉輪機(jī)械內(nèi)十分複雜的三維流動分解爲(wèi)S1和S2兩族流面上的二維流動，使其數(shù)值求解在當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)條件下成爲(wèi)可能。無疑，這是對葉輪機(jī)械內(nèi)部流動研究的巨大貢獻(xiàn)：基於兩類流面這一理論模型和計(jì)算方法，國際學(xué)術(shù)界對葉輪機(jī)械流動進(jìn)行了深入、系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)了許多新的流動現(xiàn)象和規(guī)律，大大提高了葉輪機(jī)械的性能；基於這一理論和方法，成功地研製出了一代比一代性能優(yōu)越的航空發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)，極大地促進(jìn)了世界航空事業(yè)和能源動力工業(yè)的發(fā)展。
吳院士接著分析的三元流動理論，他通過計(jì)算公式爲(wèi)大家展示了——引入的流面偏導(dǎo)數(shù)是一座橋樑，它把葉片空間內(nèi)三維流動的物理量與流面上二維流動的物理量聯(lián)繫在一起，可以把三維的運(yùn)動方程轉(zhuǎn)換爲(wèi)流面上的二維流動方程；而在導(dǎo)出的流面上流動基本方程中出現(xiàn)了流片厚度和流面之間的作用力，它們是流動三維性的表徵，也是流面上流動方程與通常的二維流動方程的不同之處，可以認(rèn)爲(wèi)它們是流面理論模型的兩大支柱。還應(yīng)當(dāng)注意到，在這一理論中，引入了一個沿流線的不變量——相對滯止轉(zhuǎn)子焓，它使方程更爲(wèi)簡潔，計(jì)算更爲(wèi)簡便。這一座橋樑、兩個支柱和一個不變量，可以認(rèn)爲(wèi)是兩類流面理論的精華。這個理論的建立，可以清楚地看出內(nèi)部流動研究的特點(diǎn)，對於進(jìn)一步研究其他內(nèi)部流動現(xiàn)象也是很好的借鑑。
通過吳院士的介紹，聽講座的人可以清晰的感受到三元流動這個理論把豐富的想象力、清晰的物理概念、嚴(yán)格的數(shù)學(xué)演繹和方便的工程應(yīng)用完美地結(jié)合在一起，全方位地體現(xiàn)了工程科學(xué)之美。毫不誇張地說，這個基於兩類流面的葉輪機(jī)械三元流動理論是一個全面展示工程科學(xué)之美的優(yōu)秀範(fàn)例。
最後吳院士開始展望未來，說起了他倡導(dǎo)的工程熱物理學(xué)科。
吳院士介紹隨著世界上第一顆人造衛(wèi)星和第一個宇航員進(jìn)入太空，人類第一次離開了地球，開啓了一個新的時(shí)代。繼飛上天空之後，人類又面臨飛離地球、進(jìn)入太空這樣一個需求，他和中國老一代科學(xué)家敏感地認(rèn)識到推進(jìn)裝置的極端重要性和前所未有的科技難度，面對高溫、高壓、高速、高轉(zhuǎn)速和化學(xué)反應(yīng)交織在一起的複雜現(xiàn)象，爲(wèi)了研製出性能可靠、經(jīng)濟(jì)適用的推進(jìn)系統(tǒng)，必須對其內(nèi)部的工作過程有深入細(xì)緻的瞭解，必須對能量以熱的形式轉(zhuǎn)化、輸運(yùn)和利用的規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)、專門地研究，必須把各類熱現(xiàn)象、熱過程涉及的分散的工程熱力學(xué)、內(nèi)部流動氣動熱力學(xué)、傳熱傳質(zhì)學(xué)和燃燒學(xué)幾門學(xué)科緊密結(jié)合在一起來考慮。這意味著必須把它們聯(lián)繫在一起，形成一門新的綜合性應(yīng)用學(xué)科，進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，這也就是工程熱物理學(xué)科誕生的原因。
最後吳院士沒有過多展開這個話題，而是總結(jié)，作爲(wèi)一門工程科學(xué)，工程熱物理學(xué)這十幾年有了長足的進(jìn)展，其應(yīng)用範(fàn)圍也大爲(wèi)擴(kuò)展。現(xiàn)在，它在航空航天推進(jìn)、能源高效清潔利用、新能源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。創(chuàng)建工程熱物理學(xué)的影響已經(jīng)充分顯現(xiàn)，而且必將爲(wèi)科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展做出日益顯著的貢獻(xiàn)。可以預(yù)期，隨著臨近空間高超聲速飛行的實(shí)現(xiàn)和高效、清潔能源技術(shù)以及大規(guī)模可再生能源的利用，工程熱物理學(xué)將迎來更爲(wèi)輝煌的時(shí)代。
講座結(jié)束後，提問開始，陳東風(fēng)對工程熱物理比較感興趣，他遞了一張小紙條——請吳院士介紹小工程熱物理學(xué)科以及該怎麼學(xué)習(xí)。
吳院士讀了這個問題後，回答：“很高興有同學(xué)對工程熱物理感興趣，下面我稍微介紹下。”
吳院士介紹，作爲(wèi)研究能量以熱的形式轉(zhuǎn)化的規(guī)律及其應(yīng)用的一門技術(shù)科學(xué)，工程熱物理學(xué)科有著堅(jiān)實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)。對於一個推進(jìn)裝置，首先要從系統(tǒng)上進(jìn)行研究，從工程熱力學(xué)的角度來探討其合理性和優(yōu)越性，即用熱力學(xué)第一定律和第二定律來分析、研究，從總體上加以把握。在推進(jìn)裝置和能源動力中，往往涉及各種流動問題，應(yīng)當(dāng)從牛頓三大力學(xué)定律出發(fā)加以研究，特別是要求解適用於旋轉(zhuǎn)機(jī)械的Navier-Stokes方程和相應(yīng)的邊界條件，並在專門設(shè)計(jì)的、測試精準(zhǔn)的試驗(yàn)平臺上進(jìn)行細(xì)緻的實(shí)驗(yàn)。除了流動以外，還常常伴隨著多種多樣的傳熱傳質(zhì)現(xiàn)象，此時(shí)需要用Fourier定律等來分析。對於伴有燃燒過程發(fā)生的現(xiàn)象，更需要用化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的定律和方程來加以研究。
可見，工程熱物理學(xué)的幾個分支學(xué)科在其各自理論和定律作爲(wèi)基礎(chǔ)的同時(shí)，還存在著內(nèi)在的深刻的聯(lián)繫，這使得工程熱物理學(xué)成爲(wèi)一門內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整、邏輯性很強(qiáng)的學(xué)科。