陳學俊:中國科學院學部委員(院士)、熱能動力工程學家
來源:????時間:2011-01-06
陳學俊(1919年3月5日—),出生于安徽滁縣。熱能動力工程學家。1980年當選為中國科學院學部委員(院士)。1952年加入九三學社。九三學社第七屆中央委員會委員,第八、九屆中央委員會副主席,第十屆中央委員會名譽副主席。
陳學俊,其父經(jīng)商,母親是農(nóng)民,家庭生活并不寬裕,但父母支持子女上學。陳學俊5歲開始讀書,12歲入南京金陵中學,初中只讀一年,由于上海“一·二八事變”爆發(fā),被迫休學。后跳級進南京安徽中學讀高中,1935年畢業(yè),考入南京中央大學機械系。1937年,抗日戰(zhàn)爭爆發(fā),隨學校遷到重慶。在學校里,他參加了嘉陵歌詠團,課余大唱抗戰(zhàn)歌曲,促進學習,鼓舞斗志。1939年大學畢業(yè)。陳學俊大學畢業(yè)后,到重慶中央工業(yè)試驗所,從事制造工業(yè)鍋爐方面工作。1941年,在貴陽舉行的中國工程師學會上,宣讀了我國鍋爐制造方面的第一篇論文——《鍋爐制造工藝的研究》。這期間,他還在《貴陽日報》上發(fā)表了歌曲《工程師與音樂》。其歌詞是:“爭名利,無意義,學工程,有志氣。為人民,謀福利,為社會,求進取。山河破,倭寇獗,我會員,需立志。衛(wèi)國家,靠兵利,建國家,靠機器。我們大家一致把心齊,為中國工程事業(yè)奮斗到底。”這表達了他當時工程救國的思想和決心。1943年4月18日在重慶沙坪壩青年館,在小提琴和鋼琴的伴奏聲中,在陳學俊與袁旦慶合唱的歌聲中,他倆舉行了結婚典禮,一時傳為佳話。1944年8月,陳學俊被中央工業(yè)試驗所派往美國工廠實習、考察。他在美國最大的制造鍋爐的燃燒工程公司(Combustion Engineering Company)工作了一年,參加了電站鍋爐的制造、安裝和試驗研究,并參與了當時世界上最大單臺容量為十萬千瓦機組鍋爐的安裝和調(diào)試。1945年至1947年,陳學俊到美國普渡大學進修。在研究生班上,他的高等數(shù)學獲得最高分。他僅用兩個學期就修完了研究生的全部課程,并通過了題為“蒸氣動力用煤的燃燒”的論文答辯,獲得了碩士學位。在美國工作、學習期間,他親眼看到祖國受人輕視,深深體會到只有國家富強,人民才有出頭之日。1947年3月他讀完研究生院博士生的有關課程后,謝絕了教授們的聘請,毫不留戀美國的高薪和舒適生活,毅然回到苦難深重的祖國,決心用自己在國外學到的先進科學技術為國家的動力工業(yè)建設貢獻力量。陳學俊回國后,在中央工業(yè)試驗所熱工研究室任主任,兼任交通大學教授。他創(chuàng)辦了國內(nèi)第一種熱能工程刊物《熱工???。1948年底上海解放前夕,當時他哥哥從英國學習回國在臺灣工作已兩年多,家室安定;大弟在美國讀書,父母及小弟已去臺灣;他面臨去臺灣與父母兄弟團聚,還是留在上海的選擇。最后,他與愛人袁旦慶決定留在上海,迎接新中國的誕生。
解放后,他與袁旦慶一同到交通大學任職。他任鍋爐教研室主任、動力系副主任,從事氣液兩相流和傳熱這一新的課題研究。袁旦慶任電工學教研室主任。1956年為了加快西北的經(jīng)濟建設,國務院決定交通大學內(nèi)遷西安。“祖國的需要就是我們的志愿”,陳學俊夫婦二人響應周總理的號召,堅決擁護遷校方案,放棄了上海的房子和優(yōu)裕的生活環(huán)境,于1957年全家隨交通大學遷往西安,為給祖國大西北培養(yǎng)高層次工程建設人才辛勤耕耘。陳學俊先后任西安交通大學動力機械系主任、副校長、學位評定委員會副主席、學術委員會副主任及工程熱物理研究所所長。其間還兼任中國科學院陜西分院動力研究所副所長、代所長,勞動部鍋爐安全技術鑒定委員會副主任,多相流國家重點實驗室主任,中國工程熱物學會理事長。陳學俊1959年被評為校先進工作者,袁旦慶1957年及1959年均被評為校先進工作者。
陳學俊是我國多相流熱物學這門新學科的奠基人。20世紀60年代初的蘇聯(lián)設計資料認為,在下降流動中截面含汽率總是大于容積含汽率。陳學俊指導研究生通過大量實驗和分析提出:在下降流動中截面含汽率,在某一范圍內(nèi)可小于容積含汽率。這一新的論點8年后為國外的研究結果所證實,從而修正了蘇聯(lián)學者在該問題上的結論。60年代初,為了配合大容量高參數(shù)直流鍋爐的發(fā)展,陳學俊對不同型式水冷壁中的兩相流動不穩(wěn)定性問題,進行了理論研究,得出的結論與幾年以后蘇聯(lián)學者的研究結果一致。當時的科研條件很差,大量的試驗數(shù)據(jù)全靠用手逐個記錄,用計算尺計算,他和研究生一起自己動手建立試驗臺,反復摸索,得到了結合工程應用的研究成果。關于兩相混合物在彎管中流動特性問題,當時國外研究極少,一般認為由于離心力作用,在轉(zhuǎn)彎處,重相(水)總是沿管子外壁流動,輕相(氣)在管子內(nèi)壁流動。陳學俊在1964年通過多次試驗和理論分析,提出了當輕相流速很大時將能迫使重相移到管子內(nèi)壁一側流動,即液膜倒置現(xiàn)象。這一重要的兩相流流動機理,國外的學者在幾年后才認識到。
“文化大革命”結束后,陳學俊重返教學科研崗位。根據(jù)國家第六個五年計劃的需要,陳學俊承擔了國家自然科學基金重大項目兩相流動和傳熱規(guī)律的研究,他主持建設了水—空氣試驗臺、有機工質(zhì)傳熱試驗臺以及高溫高壓兩相流和傳熱試驗臺,后者試驗壓力可以達到300大氣壓,在國內(nèi)同類試驗裝置中工作壓力最高。當時大型電站鍋爐以及鈉冷快中子堆有的采用螺旋管式蒸氣發(fā)生器,而這方面的研究國內(nèi)尚屬空白,國際上較成熟的研究也只是以單相流動作為研究對象。陳學俊對螺旋管內(nèi)的氣液兩相流動和傳熱特性進行了系統(tǒng)研究。他和研究生一道,首次提出螺旋管內(nèi)流型分布圖,根據(jù)流動參數(shù)即可判明兩相流動型式。他還研究了螺旋管內(nèi)兩相流摩擦阻力特性,截面含汽率,對流沸騰傳熱,臨界熱負荷及干涸后傳熱。對于臨界熱負荷和干涸后傳熱,提出了新的物理機理——“液膜影響區(qū)”新概念,在這種新機理基礎上,導出了水平管、螺旋管在高干度區(qū)的臨界熱負荷,同時也可以預測螺旋管內(nèi)干涸后周向壁溫的分布,得到了螺旋管內(nèi)干涸后傳熱特性。應用攝動方法對螺旋管內(nèi)兩相環(huán)狀流動的速度場進行理論求解,同時應用激光測速儀測量了環(huán)狀流中液相的局部速度分布,克服了由于圓管和螺旋管彎曲雙重曲率對測量管內(nèi)速度造成的困難,這在國內(nèi)外尚屬首次。他指導研究生應用高速攝影和觀察窗技術實現(xiàn)了中壓至次高壓蒸氣/水兩相流流型的判別,研究了汽泡在臥式螺旋管內(nèi)的運動規(guī)律,給汽泡的運動特性和軌跡作出了圖示。在他主持下,還對水平管中高壓氣水兩相流動與傳熱進行研究,特別是在臨界熱負荷方面提出了上下壁溫飛升點的新概念及其計算模型,在摩擦阻力方面提出了有實際應用價值的計算式。這些研究成果先后發(fā)表在國內(nèi)一級學報和各種國際傳熱會議上,并經(jīng)國家教委組織鑒定認為達到了國際水平,其中部分項目達到了國際先進水平。為了節(jié)省燃料,提高發(fā)電效率,國家開始發(fā)展超臨界壓力鍋爐。陳學俊根據(jù)國家的需要,率先和研究生一起開始對垂直管內(nèi)亞臨界壓力及超臨界壓力下的下降流動傳熱特性進行研究。通過實驗研究發(fā)現(xiàn)并定義了強混彌散狀流的一種新流型,得出在亞臨界、近臨界壓力區(qū)垂直下降管沸騰傳熱惡化特性優(yōu)于垂直上升管的新的結論。首次從研究飽和水及水蒸氣的物性出發(fā)來分析氣水兩相下降流動及傳熱特性隨壓力變化的規(guī)律。此外還成功地將光導纖維探針首次應用于中壓氣水兩相流流型及截面含汽率的測量。
在蒸氣發(fā)生器中,氣液兩相流動系統(tǒng)的各參數(shù)隨時間產(chǎn)生某種宏觀變化引起熱動力和水動力不穩(wěn)定的現(xiàn)象是經(jīng)常發(fā)生的。系統(tǒng)在不穩(wěn)定狀態(tài)下流量偏差或脈動、溫度和壓力脈動會引起整個系統(tǒng)的機械振動,影響傳熱效率,降低臨界熱負荷,造成傳熱惡化,降低材料壽命。陳學俊指導研究生在高壓水蒸氣回路上模擬實際設備的運行工況,全面地研究了垂直上升管內(nèi)的密度波型脈動、壓力降型脈動、熱力型脈動和汽化點處脈動。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)劃分了各類脈動發(fā)生的區(qū)域,提出了判別密度波型脈動的無量綱準則式。還區(qū)分了汽化點處脈動這
種新的脈動形式,這種脈動形式至今在國外尚無報道。陳學俊還主持研究國家高技術發(fā)展的一個子項目——高溫氣冷反應堆蒸氣發(fā)生器研究,進行模擬試驗和理論研究。隨著石油和石油化工工業(yè)的蓬勃發(fā)展,油—氣—水三相流動以及測試技術、測試設備開始成為十分重要的問題。陳學俊又開始從事油—氣—水三相流動特性的研究,對油—氣—水三相流動流型、壓力降、相比率等問題進行試驗與分析,這些課題是開發(fā)油—氣—水三相流測試技術和三相流動計算的基礎理論,屬于前沿研究。陳學俊多年來對兩相流與傳熱進行了比較全面深入的研究,自成系統(tǒng)。內(nèi)容包括兩相流流型,流型轉(zhuǎn)換,兩相壓降,兩相分配,截面含汽率,沸騰傳熱,臨界熱負荷,干涸后傳熱,兩相流不穩(wěn)定性,兩相及多相流測量等各個方面。他既重視基礎理論研究,促進學科發(fā)展,同時注重對國民經(jīng)濟發(fā)展有應用前景的研究項目。
陳學俊多年來系統(tǒng)地進行氣液兩相流動與傳熱問題的研究,取得了重大的理論和實際成果,他主持的管內(nèi)氣液兩相流與沸騰傳熱特性研究在1987年獲國家教委科技進步獎一等獎,1988年獲國家自然科學獎三等獎。他參加的國家重點技術政策研究獲國家科技進步獎一等獎,他還獲得兩項國家科技進步獎及六項部委省級科技進步獎。1989年他獲得中國科學院榮譽獎章。陳學俊在國內(nèi)外雜志及國際學術會議上發(fā)表了學術論文180余篇。1996年他當選為第三世界科學院院士,并獲得何梁何利基金科技進步獎。他和袁旦慶還被選為全國金婚十佳。幾十年來,陳學俊為我國熱能動力及鍋爐專業(yè)培養(yǎng)了眾多的優(yōu)秀人才。他們大都成為動力工業(yè)及設計院、鍋爐廠的骨干。他認為,像中國這樣一個大國,應當自己培養(yǎng)高層次人才。他是最早培養(yǎng)鍋爐專業(yè)及熱能工程專業(yè)研究生的人,已培養(yǎng)出幾十名研究生,其中26人獲博士學位,14人獲碩士學位。他還與美國、德國和日本的教授聯(lián)合培養(yǎng)博士生。他是熱能工程與核反應堆工程兩個專業(yè)的博士生導師,也是熱能工程重點學科及動力機械與工程熱物理博士后流動站的學術領導人。
陳學俊在教學中一貫重視政治思想教育,他時時不忘教書育人。他認為,教書育人是教師的神圣職責,應該為國家培養(yǎng)出德才兼?zhèn)涞娜瞬拧K?jīng)常教育學生要熱愛中國共產(chǎn)黨,熱愛祖國,熱愛社會主義;要有理想,有志氣,敢于創(chuàng)新。他經(jīng)常以自己一生的親身經(jīng)歷教育學生,以他自己在舊社會懷著工程救國、科學救國的思想,歷盡坎坷,刻苦求學的困難情景,以及新中國的良好學習環(huán)境為題材,啟發(fā)他們珍惜寶貴年華和來之不易的幸福生活,勤奮學習,勇于探索,為國爭光。近年來,他以我國老一輩科學家的優(yōu)良道德品質(zhì)和為事業(yè)奉獻的精神,教育研究生。他培養(yǎng)的26名博士中,除4人在美國做研究工作外,其他均扎根國內(nèi)做研究工作,并取得了優(yōu)異成績。陳學俊在進行著繁重的教育、科研、學術活動的同時,還擔負著重要的社會工作。他是第七、八屆陜西省人大常務委員會副主任,九三學社中央委員會副主席,全國政協(xié)委員及常委,現(xiàn)擔任九三學社中央名譽副主席。他現(xiàn)雖已年屆古稀,仍本著“春蠶吐絲”的精神,繼續(xù)努力為我國的科學和教育事業(yè)而奮斗。