2021年1月4日22：00，由西安建筑科技大学力学技术研究院（IMT）开展的力学家访谈，在腾讯会议线上进行。本期访谈的嘉宾是巴西里约热内卢联邦大学（UFRJ）核工程系苏健教授。
力学家访谈源于对力学家的致敬，希望以访谈的形式请他们分享自己的学术成果、科研心得、新思想，以此激励学生的科学研究激情。采访内容如下：
问：苏教授我们注意到您的研究主要聚焦于核电厂的输送管道上，流体的运动引起管道振动，振动成为管道设计中不可忽视的因素；而在风洞的设计中，振动问题也同样重要，请问您如何看待两者设计中处理振动问题的异同点？
答：
风洞尺度与核电站内管道设备尺度略有不同。风洞的横向尺度比较大，属于板壳结构，而不是管道结构。在核电站中跟此类最接近的是一回路二回路中最大直径的管道，必须要做板壳理论的分析，而不能用梁结构模型。从这个角度来说，风洞的振动需要分析平板与轴向流的相互作用。在核工程中，存在少量应用于实验堆、核动力潜艇压水堆的板状燃料。两个相邻的燃料板在轴向流作用下的振动可能会引发碰撞，这是一类比较接近的问题。所以说，风洞壁和板状燃料与轴向流的相互作用，在振动问题上有相同之处。另外补充一下，我以前是学空气动力学的。大约25年前，在英国皇家学会院士Mike Gaster教授手把手的指导下，我设计过一个低速教学风洞。风洞工作段截面30cm×30cm，约两米长，设计速度是15m/s。风洞全部使用木结构，当时没有考虑振动问题，这个风洞建成后直到现在仍然在使用。
问：我们观察到苏教授在分析输液管道动力学问题时大量使用了广义积分变换方法，利用GITT可以解决许多疑难问题，是一个实用性非常强的学科工具，您对我们如何快速地了解并且掌握这个工具又怎样的建议？
答：
除了今天讲座中谈到的理论基础和文献，我觉得对于我们同学来说，最好的方式是找一个比较简单的问题做练习，从头到尾对每一步进行推导，推导完之后，用计算机语言编程，完成所有计算步骤。学习广义积分变换和学习有限差分法是一样的，只看是学不会的。你可以看十几本书，几十篇文献，看完之后如果没有编过程序，是做不出来的。所以必须去做，做了之后发现问题，解决问题，就学会了。所以说我的建议是做练习。做了练习以后，就可以把广义积分变换用在一个新的问题上，做自己的独立研究了。
问：相较于输送单相流体，气液两相流管道的动力学分析显然更加复杂，其中的难点有哪些？我们应当如何解决这些问题？
答：
我觉得目前的难点是主要两相流流动模型的不确定性。 两相流是一种随机性很强的流动。以前建立的两相流模型能满足做流体设计和传热设计的要求，但是把同样的模型去做动力设计，可能会有很大的局限性。而现在气液两相流管道动力学的实验数据也很缺乏。所以我认为，在这方面还需要大量的一些实验研究，去检验这些流动模型，再把改进的模型应用在动力学分析中，然后做振动分析的比较，这样才可能得到比较好的结果。
问：当今是一个科学信息爆炸式发展的时代，面对不断涌现的各式各类的科研信息，您认为当代研究生应该具备怎样的科研素养和理论基础？
答：
首先，无论是生活还是科研上，研究生应该尽量少把时间浪费在被动地吸收大量信息上。从理论基础的角度来说，力学工程基本上以数学物理为主，也需要一些化学和材料科学。除了微积分，数学物理方法和计算数学都很重要。物理上来说，整个基础物理，热力学都非常重要。就专业性而言，学生需要掌握工程专业的连续介质力学、固体力学、流体力学，传热传质，再就是振动力学。这些课程需要通过本科、硕士、博士阶段不断加固，才能打下扎实的理论基础。有了好的理论基础，以后可以研究核工程、地震工程、海洋工程等不同领域各种各样的问题。
科学素养是一个非常难的问题。我觉得最难培养的素养是阅读、写作和口头表达能力。查文献、做调研、编程序，这些都可以教，可以学， 在短时间内得到很大的能力提高。但是，阅读、写作和好的口头表达是真正的素养，而且是很难在短时间内培养。有些研究生往往以各种各样的理由逃避阅读和写作，最后他们的素养就没有得到应有的提高。作为学生和科研人员，工作中很大一部分是阅读和写作的过程。科研到最终是需要写出来的，如果写不出来，就没有科研成果。想要写好，就必须多阅读，才能学到怎样写作，讨论问题时才不会混淆概念。就科研素养的培养来说，我对研究生的建议是，多读好书，多读好文章，尽早开始写，一边做研究一边写，尤其是把自己想要研究的问题明确写下来，然后不断把自己研究的结果写出来。最后，少花时间在吸收信息上，多花时间在好书好文章上。
问：您认为目前输流管道仍然存在哪些亟待解决的问题？
答：
问题很多，我觉得我们可以先考虑三个方向。首先，结合抗震实验室， 考虑管道与环境的相互作用。我们之前考虑的很多管子都在一个理想的环境，跟环境没有相互作用，非常理想化。如何把环境的影响加在输液管道动力学的数学模型中，这是个很重要的问题。基震是怎么传进来的，管子和上下游的关系，上下游扰动会不会传过来，管道和泵及阀门的关系，怎样把管道动力学和周围的系统动力学结合起来，怎么样拓展动力学模型，这是第一个方向。第二个方向是，过去大部分研究是平面振动，振动总是在一个平面内。现在我们知道没法保证振动总在一个平面上，有平面内振动，平面外振动，管子可以沿管线振动，就变成了三维振动。第三个方向是，管道振动研究需要回答工程问题，振动研究的结果需要与管道损坏机理结合起来。研究管道损害机理是疲劳损害，还是磨损损害，疲劳限度、磨损限度有多少。振动机理研究最后量化成工程上可用的规范，这是我们工程研究的目标。
问：刚刚您在第一个问题中提到了您自己做过一个小的风洞，请问您在设计过程中有没有遇到什么难以解决的问题，您又有怎样的经验之谈？
答：
我在学术生涯中有幸遇到很多世界一流的学者。英国皇家学会院士Mike Gaster教授当时拥有世界上最好的低湍流度风洞，目前仍然是世界上最好的风洞之一。因为得到实验流体力学权威的指教，所以在设计和建造过程中没有遇到难以解决的问题。我们设计的风洞，离心风机在前，经过扩张段，整流段，收缩段进入试验段，最终达到了0.1%的湍流度，这样的结果是令人满意的 。风洞的设计关键之一是选择一个好的低速调频离心风机，设计恰当的风洞大小。有个有意思的细节，风洞整流段的蜂窝整流器是用大量饮料吸管粘起来的。
线上访谈掠影
撰稿人：邵文琦
采访人：邵文琦
校对：宋广凯
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