熱能動力工程前沿

祁海鷹（熱能工程研究所）62796036,hyqi@《熱能動力工程前沿概論》2005.9.6.科學(xué)研究方法與思想題目例1：血液流動試驗在沒有任何Idea的時候，唯一的出路是仔細觀察，觀察還必須與周密的思考相結(jié)合，思考還應(yīng)有所聯(lián)想，才可能有所發(fā)現(xiàn)例2：煙氣脫硫試驗思維不夠慎密無法做出有效的判斷取“推斷驗證再推斷再驗證”之法方可逼近目標(biāo)采用非常手段應(yīng)對時間壓力“溝通”也意味著“效率”吸收劑SO2問題出口SO2數(shù)值低，但被吸收的量卻不高流量計有讀數(shù)時間緊迫，卻依然沒有進展束手無策，卻毫無思路例3：燃燒研究報告寫作判斷不足和缺乏計劃性——在初期無總體考慮和計劃，時限將至而無緊迫感，并采取有效彌補措施；溝通不足——不懂得尋求幫助和支持；不分輕重緩急——主要精力不在分析上而是做圖；由此可見，非智力因素在科學(xué)研究中的重要性背景：計算結(jié)果已有，圖形均已輸出；只待整理，時間一個月要求：分析結(jié)果，提交完整報告；留數(shù)天導(dǎo)師審閱修改。特別交待：國家項目務(wù)必保證按時完成結(jié)果呢……例4：分析與研究深度縱坐標(biāo)問題只說明了模型與實驗數(shù)據(jù)吻合。吻合程度？其他不吻合的原因？點評：僅限于描述曲線形狀，未解釋原因僅滿足于定性吻合，不深究定量不吻合的原因，也就找不到應(yīng)有的規(guī)律例5：超越思想的禁錮

讓思想突破常規(guī)和權(quán)威認識的牢籠在一定條件下，事物可以相互轉(zhuǎn)化——哲學(xué)觀和認識論

實現(xiàn)的前提：懂得哲學(xué)與辯證法；較寬的知識面科學(xué)研究方法與思想是成為專家或?qū)W者所必備的兩個支柱之一是檢驗自我能力的多棱鏡是通往成功彼岸的不可或缺的舟船是實現(xiàn)深度研究的基本工具一種精神“鐵肩擔(dān)道義，妙手著文章”眾里尋她千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處獨上高樓，望盡天涯路衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴三個境界落霞與孤鶩齊飛秋水共長天一色

獨上高樓，望盡天涯路成為專家向?qū)煂W(xué)習(xí)，向文獻學(xué)習(xí)目的：解讀方法，把握前沿，明確方向——弄清已有的研究結(jié)果（基礎(chǔ)），指出現(xiàn)有研究的不足，進而明確自己研究的目的、思路、主要研究方法What（Was）Why（Warum）How（Wie）文獻，文獻，文獻……讀唄…暈！例：燃氣輪機干式低污染燃燒室DryLowNOxCombustionChamber關(guān)鍵詞：DLNDLNcombustionPremixingLiquidfuelLHVgasFlashbackInstabilityModeling+CFDCatalyticcombustionMeasurement信息……Documentation！文獻分類關(guān)鍵詞；代表性研究者；研究機構(gòu)；英語詞匯為自我與后人的研究奠定基礎(chǔ)，提供聯(lián)系手段讀快讀or精讀？精讀讀什么？讀中、讀后做什么？先快讀，后精讀——快讀以短時通曉諸多類目，效率為先——精讀以汲取所必須之精華，信息為重快讀只讀：標(biāo)題、摘要、引言或概述(Introduction)、每段首句、圖、結(jié)論即成讀法：強迫眼睛快速、多次掃描一段話記錄：在文獻頁眉處記錄要點精讀之要領(lǐng)有選擇、有重點、反復(fù)讀汲取所必須之精華，信息為重勿忘細節(jié)（如坐標(biāo)、單位、流動方向等）再分析以超越作者——大阪大學(xué)Tsuji（1987）例：管內(nèi)氣固兩相流湍流特性讀后——筆記之重要性每份文獻讀后均留一頁筆記——乃濃縮之精華好處：（1）手寫可勾勒各種關(guān)系，突出文、圖重點（2）便于日后查閱（英文中文）（3）便于撰寫綜述——看縮寫較看全文來得迅捷、簡易（4）其他：練字、練徒手繪圖綜述化閱讀為報告集散亂成精華歸無序為系統(tǒng)由無知向?qū)＜摇穹e而薄發(fā)“催化劑的價格對燃煤污染物聯(lián)合脫除的運行成本影響巨大，尋找廉價的吸收/催化劑一直是研究中的熱點?！爸袊茖W(xué)院山西煤炭轉(zhuǎn)化研究所的劉守軍等人6對CuO/-A12O3在200－400℃溫度下的脫硫活性進行了評價，研制了能在較低溫度下進行聯(lián)合脫硫脫氮的Cu/活性炭吸收催化劑，并初步考察了添加少量K、Na、Ca、Mg、Fe、A1、V、Ti、Mn和Zn等金屬氧化物助劑后的脫硫劑活性變化?！八拇ù髮W(xué)汪濤、梁斌等人7利用CaO-Fe2O3/-Al2O3制成脫硫劑，改變了活性物質(zhì)與SO2的反應(yīng)途徑，使得在SO2脫除率、脫除速率、硫容等方面有了顯著提高，SO2濃度對脫硫劑硫容影響很小。所制備的脫硫劑可以通過再生重復(fù)使用?！傲硗?，WestVirginia大學(xué)BilgesuH.I.和Ali,M.W.等人(2002)首次用計算流體動力學(xué)（CFD）軟件，對直井和水平井2種特殊工藝下巖屑運移情況進行了初步的數(shù)學(xué)模擬分析，并與可比試驗進行了對比，獲得了較好的吻合效果。”羅列羅列羅列羅列羅列羅列……

言之無物……問題羅列：某人做了某事——相互間無任何聯(lián)系，事情反而未說清楚重事不重結(jié)果：只知道干了什么，不知道干得怎樣，最終還是不知所云，問題的進展和前沿依舊未知改進例子：3高溫空氣燃燒技術(shù)的發(fā)展動態(tài)3.1技術(shù)概念的多樣化國際上對高溫空氣燃燒已經(jīng)形成了多種技術(shù)概念和稱謂，歸結(jié)起來主要有：?

“低氧燃燒”（Lowoxygencombustion）；?

“稀釋燃燒”（Dilutioncombustion）；?

“無焰燃燒”（Flamelesscombustion）；?

“蓄熱燃燒”（Regenerativecombustion）；?

“空氣高溫預(yù)熱燃燒”（Highlypreheatedaircombustion）；?

“低氮氧化物燃燒”（LowNOxemissioncombustion）等。這些概念分別從燃燒原理、火焰形態(tài)、所采取的技術(shù)措施或污染排放等方面體現(xiàn)了高溫空氣燃燒的主要技術(shù)特征。原則：論述問題本身，勿羅列文獻和作者做過之事情：內(nèi)容：(1)論述前沿和進展；(2)圍繞主題和目的講；(3)有總結(jié)和評論；(4)言之有物和具體化，內(nèi)容有利用價值主題124……3A,B,CB,CD,BA,C,D文獻方面ABD……C1,21,2,31,2,43,4方面文獻相互聯(lián)系目的：在同一基準(zhǔn)上比較差異，使問題論述得更清楚逐個論述方面A：現(xiàn)狀、進展、不足（定性）…[文獻1，4…]方面B,C,D寫作方式：綜述之要領(lǐng)成為專家；縱觀全局和前沿；確定未來研究方向；站在巨人肩上創(chuàng)新（關(guān)鍵詞，研究者，機構(gòu)，英語詞）實驗方法，數(shù)學(xué)模型等結(jié)果的再分析與作者交流重點標(biāo)記在文獻上筆記要點信息分類閱讀綜述火災(zāi)研究火災(zāi)煙氣中CO的生成機理：一次裂解二次裂解二次加熱裝置加熱溫度(oC)不加熱5008001000木材氮氣產(chǎn)率0.03010.04320.16760.1432產(chǎn)率倍數(shù)1.001.445.574.76空氣產(chǎn)率0.09020.11780.15330.0303產(chǎn)率倍數(shù)1.001.311.700.34PVC氮氣產(chǎn)率0.00070.00810.03190.0708產(chǎn)率倍數(shù)1.0011.5745.57101.14空氣產(chǎn)率0.05710.08640.17190.1271產(chǎn)率倍數(shù)1.001.513.012.23結(jié)論：“二次反應(yīng)”過程不僅存在，而且對CO產(chǎn)率有顯著影響。設(shè)置“二次加熱器”后，CO產(chǎn)率大幅度提高，溫度增加時常為單調(diào)增加趨勢，但在高溫和氧氣充足時又會降低。衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴發(fā)現(xiàn)成就已踏入科學(xué)研究的領(lǐng)域核心工作：分析與綜合環(huán)境要求：靜心與交流關(guān)鍵：任何時候都要問“為什么”漸入佳境比較分析綜合規(guī)律？機理？實驗數(shù)值模擬數(shù)據(jù)曲線關(guān)鍵1：數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵2：深入思考為什么是關(guān)鍵？相關(guān)？關(guān)鍵1：數(shù)據(jù)處理是否測得什么數(shù)據(jù)就用什么數(shù)據(jù)？例：氣固兩相流動的湍流變動氣固兩相的湍流脈動速度分布常見分析方法管道中心湍流脈動弱，邊壁附近強顆粒脈動大于氣體顆粒使氣相脈動減弱，湍流變動較為均勻-單相11.1～32.6%-兩相7.4～25.7%問：這是我們所要的流動規(guī)律嗎？關(guān)鍵1：數(shù)據(jù)處理實驗數(shù)值模擬數(shù)據(jù)曲線一次信息二次信息思考和分析信息不足……三次信息思考和分析規(guī)律、機理提取提取氣固兩相的湍流脈動速度分布怎么分析呢？GasonlyGasParticle注意：壁面處的特殊性目標(biāo)探明顆粒加入后氣相湍流的變化規(guī)律關(guān)鍵點：剪切應(yīng)力顆粒濃度氣固兩相軸向速度的徑向分布信息提取分析漸深趨近真理二次三次通過以上分析了解到什么呢：顆粒濃度影響著湍流變動的程度趨勢函數(shù)關(guān)系規(guī)律？湍流變動分析“聽交響樂”方法特征捕捉比較——相互關(guān)系提問——思考和科學(xué)研究的真正開始思考過程中使用的“元素”熟悉關(guān)鍵2：深入思考問“為什么”推斷1推斷2推斷3驗證再問再推斷1再推斷2再推斷3再驗證從事科學(xué)研究的原則決不要停留在一次信息上，它絕非自然規(guī)律3.依靠什么？——你的大腦，你的積累，你的能力對象越復(fù)雜，需要的信息越多必須收集和提煉更多的信息？自然規(guī)律與一次信息的關(guān)系？什么是科學(xué)研究？哪個階段是呢？有沒有通俗一點的說法呢？自然過程科學(xué)研究：認識一棵樹的過程——宇宙生成的逆過程只有在問了“為什么”之后才真正開始“收集黃豆榨油”“道”生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦，八卦生萬物

眾里尋她千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處感受探索和成功的樂趣成果論文發(fā)表，演講，ppt……“絕大多數(shù)人都普遍承認”“丟失了半含在脈動運動中的大量有重要意義的信息”“這種方法于70年代開始提出，隨著計算機的不斷改善，這種方法發(fā)展很快”“人們普遍認為”“丟失了其中大量的重要信息”“這種方法于70年代提出，并隨著計算機的不斷改善而快速發(fā)展”要點：合理組織原始材料明確國內(nèi)外進展和不足明確自我研究的動機、目的和方法清晰簡潔的、有邏輯性的表述嚴謹?shù)膶W(xué)風(fēng)溫度范圍介于400-800℃之間，….

發(fā)生了明顯的流動沸騰現(xiàn)象，如圖2-18，隨著溫度的升高，…對樣品的酸化處理是該方案中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目的是要探索解決該技術(shù)的效率較低的問題。只有同時考慮樣品的原始成分、經(jīng)歷的工藝過程、可能的物相變化等因素…樣品參與反應(yīng)的內(nèi)外表面積越大，就意味著其微孔結(jié)構(gòu)越好，生成的產(chǎn)物層越薄，化學(xué)反應(yīng)速度越大，脫硫劑轉(zhuǎn)變的速率越快，轉(zhuǎn)化率也越高，即認為脫硫劑的脫硫活性高，固硫能力強….200-600℃高溫后，該化合物能夠穩(wěn)定存在以一定比例。根據(jù)以往研究，認為該物質(zhì)的熱分解特性與其結(jié)晶性….CaO與Ca(OH)2同時并存，該實驗裝置分別由固體物料循環(huán)系統(tǒng)，管路，燃燒器，加料裝置和測量系統(tǒng)六部分組成….可見床內(nèi)固體物料量的變化趨勢是隨著床內(nèi)氣流速度的增加而降低…如果不采取任何其他措施，….因此，氣流速度必須保證在適當(dāng)水平….語言、曲線、圖表：遵循“簡練”原則，少重復(fù)二、單位在正文中的寫法錯： 200kW,300mm對： 200kW,300mm注： 數(shù)字與單位之間加一空格，避免可能的混淆。

錯： 箱體尺寸分別取200mm、300mm、340mm和500mm；標(biāo)竿高度介于10cm～20cm之間。對： 箱體尺寸分別取200、300、340和500mm；標(biāo)竿高度介于10～20cm之間。注： 連續(xù)幾個數(shù)據(jù)具有相同的單位時，只在最后那個數(shù)據(jù)后寫單位，以求簡潔。圖2脫硫效率的變化圖2CO2濃度對脫硫效率hSO2的影響[13]（實驗條件：Tbed=360℃,U0=2m/s……）坐標(biāo)變量和圖題中的所有變量和參數(shù)，均用符號，而不是用文字；坐標(biāo)軸兩端要有數(shù)字；如果有足夠空間，盡量在曲線