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【优秀博士论文养成记系列报告】钟德钰:解读王光谦院士博士论文《固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究》

2022年9月2日中午,英博取款额度水利系河流与生态研究所钟德钰研究员受邀为本所师生作题为“解读王光谦院士博士论文《固液两相流与颗粒流的运动理论及实验研究》”的学术交流讲座,该讲座也为本所“优秀博士论养成记系列报告”的第一讲。英博取款额度水利系王光谦院士、吴保生教授以及水利系系主任李丹勋教授等近200名师生分别于线上线下参加。

 


首先,钟老师对王光谦院士博士研究时期的时代和研究背景进行了介绍。上世纪后期,三峡工程的泥沙问题是我国工程泥沙研究争论最大、投入力量最多的课题,而“水少沙多”以及“地上悬河”等泥沙问题更是黄河的主要症结所在。王光谦院士工作之初便参与了英博取款额度三峡泥沙模型实验工作,并率领团队对黄河断流、水土流失等关键问题展开了系统研究,做出了重要贡献。钟老师特别提到了王光谦院士曾提出的一段论述,即“学泥沙的人首先应该关心的就是黄河,但是我直到对这个专业理解比较深入的时候才开始研究”,并介绍了王光谦院士开展博士论文工作的研究背景:一是许多泥沙领域大师和前辈的研究已为河流泥沙运动力学奠定了基。嗌逞芯康暮诵暮推烤蔽侍,即微观泥沙颗粒运动如何与河流宏观输沙规律联系起来,尚有待突破,二是王院士作论文的80年代,文献获取非常困难,部分关键文献只能手抄,而计算器是必备科研工具,科研条件仍较为艰苦。


接着,钟老师对王光谦院士的博士论文进行了详细解读。王光谦院士博士论文的主要工作是从微观角度运用运动理论(现在翻译为动理学理论)对固液两相流进行系统描述。博士论文将气体分子运动论中的玻尔兹曼方程引入泥沙运动,构建了k相粒子运动速度分布函数的玻尔兹曼方程,据此推导得出了低浓度二维稳态流平稳态颗粒的速度分布函数的理论表达式,并自主设计了由射流泵和激光流速仪等构成的精巧的循环管道实验装置,开展两相方管紊流实验,对两相流中各相的运动基本参量进行了测量,验证了理论推导结果。此外,博士论文还利用玻尔兹曼方程从微观层面构建了颗粒流(颗粒碰撞占优的一种特殊两相流)的基本方程,推导得出了颗粒流的关键参量即弥散应力和碰撞应力的理论表达式,利用大量实验数据对理论结果进行了验证。钟老师总结到,王光谦院士的博士论文通过将颗粒运动与分子运动类比后进行理论延伸,建立了基于玻尔兹曼方程的泥沙运动理论,从微观角度揭示了颗粒运动机理,并给出了两种相反极端两相流(低浓度固液流与颗粒流)的运动特征量,将颗粒尺度与宏观尺度真正联系了起来。


最后,钟老师结合对王光谦院士博士论文的学习以及实际经历介绍了自己的研究感悟。他指出,从王光谦院士的博士论文开始,团队开创了围绕泥沙运动的动理学的特色研究领域,并积极服务于汶川地震堰塞湖除险等国家重大需求。钟老师据此给出了对于什么是有价值的研究的思考,即王光谦院士提出的“知道不做什么,比知道做什么更重要,”这能够帮助我们找到核心和关键问题,我们的研究也要突破固有领域向外扩展,探索新空间,要始终服务于国家需求。钟老师总结到,“学科没有你的、我的,国家需要的就是我们应该做的。”


王光谦院士为本次学术讲座做了总结。他首先表明,我们开展的研究要以国家的需要和国家的复兴为根本指导。接着,他分享了自己在研究生期间的经历与感悟,并对如何培养顶尖和一流人才给出了自己的见解。他特别指出,博士生培养是培养顶尖和一流人才非常重要的一方面,要汲取前辈优秀博士论文的成功经验,这也是开展优秀博士论文系列讲座的缘由。最后,王光谦院士总结到,我们要进一步打破专业限制,将博士生培养摆在更重要的位置,并开展国家和社会实际需要的、富有开创性的研究工作。


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