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1、祁海鹰（热能工程研究所） 62796036, hyqi 热能动力工程前沿概论 2005.9.6. 科学研究方法与思想 题目 例1：血液流动试验 在没有任何Idea的时候，唯一的出路是仔细观察 ，观察还必须与周密的思考相结合，思考还应有所联 想，才可能有所发现 例2：烟气脱硫试验 思维不够慎密 无法做出有效的判断 取“推断验证再推断再验证”之法方可逼近目标 采用非常手段应对时间压力 “沟通”也意味着“效率” 吸收剂 SO2 问题 出口SO2数值低，但被吸收的量却不高 流量计有读数 时间紧迫，却依然没有进展 束手无策，却毫无思路 例3：燃烧研究报告写作 判断不足和缺乏计划性在初期无总体考虑和计 划
2、，时限将至而无紧迫感，并采取有效弥补措施； 沟通不足不懂得寻求帮助和支持； 不分轻重缓急主要精力不在分析上而是做图； 由此可见，非智力因素在科学研究中的重要性 背景： 计算结果已有，图形均已输出；只待整理，时间一 个月 要求：分析结果，提交完整报告；留数天导师审阅 修改。特别交待：国家项目务必保证按时完成 结果呢 例4：分析与研究深度 纵坐标问题 只说明了模 型与实验数 据吻合。吻 合程度？其 他不吻合的 原因？ 点评： 仅限于描述曲线形状，未解释原因 仅满足于定性吻合，不深究定量不吻合的原因，也 就找不到应有的规律 例5：超越思想的禁锢 让思想突破常规和权威认识的牢笼 在一定条件下，事物可以
3、相互转化哲学观和认 识论 实现的前提：懂得哲学与辩证法；较宽的知识面 科学研究方法与思想 是成为专家或学者所必备的两个支柱之一 是检验自我能力的多棱镜 是通往成功彼岸的不可或缺的舟船 是实现深度研究的基本工具 一种精神 “铁肩担道义，妙手著文章” 众里寻她千百度，蓦然回首， 那人却在灯火阑珊处 独上高楼，望尽天涯路 衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴 三个境界 落霞与孤鹜齐飞 秋水共长天一色 独上高楼，望尽天涯路 成为专家 向导师学习，向文献学习 目的：解读方法，把握前沿，明确方向 弄清已有的研究结果（基础），指出现有研究 的不足，进而明确自己研究的目的、思路、主要研 究方法 What （Was）
4、 Why （Warum） How （Wie） 文献，文献，文献 读呗晕 ！ 例：燃气轮机干式低污染燃烧室 Dry Low NOx Combustion Chamber 关键词：DLN DLN combustion Premixing Liquid fuel LHV gas Flashback Instability Modeling + CFD Catalytic combustion Measurement 信息信息 Documentation！ 文献分类 关键词；代表性研究者；研究机构；英语词汇 为自我与后人的研究奠定基础，提供联系手段 读 快读 or 精读？ 精读读什么？ 读中、读后做什
5、么？ 先快读，后精读 快读以短时通晓诸多类目，效率为先 精读以汲取所必须之精华，信息为重 快读只读：标题、摘要、引言或概述(Introduction)、 每段首句、图、结论即成 读法：强迫眼睛快速、多次扫描一段话 记录：在文献页眉处记录要点 精读之要领 有选择、有重点、反复读 汲取所必须之精华，信息为重 勿忘细节（如坐标、单位、流动方向等） 再分析以超越作者 大阪大学Tsuji（1987） 例：管内气固两相流湍流特性 读后笔记之重要性 每份文献读后均留一页笔记乃浓缩之精华 好处： （1）手写可勾勒各种关系，突出文、图重点 （2）便于日后查阅（英文中文） （3）便于撰写综述看缩写较看全文来得迅捷
6、、简易 （4）其他：练字、练徒手绘图 综述 化阅读为报告 集散乱成精华 归无序为系统 由无知向专家 厚积而薄发 “催化剂的价格对燃煤污染物联合脱除的运行成本影响巨大 ，寻找廉价的吸收/催化剂一直是研究中的热点。 “中国科学院山西煤炭转化研究所的刘守军等人6对CuO / - A12O3在200400温度下的脱硫活性进行了评价，研制了能 在较低温度下进行联合脱硫脱氮的Cu / 活性炭吸收催化剂，并 初步考察了添加少量K、Na、Ca、Mg、Fe、A1、V、Ti、Mn 和Zn等金属氧化物助剂后的脱硫剂活性变化。 “四川大学汪涛、梁斌等人7利用CaO-Fe2O3 / -Al2O3制成脱 硫剂，改变了活性
7、物质与SO2的反应途径，使得在SO2脱除率 、脱除速率、硫容等方面有了显著提高，SO2浓度对脱硫剂硫 容影响很小。所制备的脱硫剂可以通过再生重复使用。 “另外，West Virginia大学Bilgesu H. I.和Ali, M .W.等人 (2002)首次用计算流体动力学（CFD）软件，对直井和水平井 2种特殊工艺下岩屑运移情况进行了初步的数学模拟分析，并 与可比试验进行了对比，获得了较好的吻合效果。” 罗列罗列罗列罗列罗列罗列 言之无物 问题 罗列：某人做了某事相互间无任何联系，事情反而未说清楚 重事不重结果：只知道干了什么，不知道干得怎样，最终还是不知所 云，问题的进展和前沿依旧未知
8、改进例子： 3 高温空气燃烧技术的发展动态 3.1 技术概念的多样化 国际上对高温空气燃烧已经形成了多种技术概念和称谓，归结起来 主要有： “低氧燃烧”（Low oxygen combustion）； “稀释燃烧”（Dilution combustion）； “无焰燃烧”（Flameless combustion）； “蓄热燃烧”（Regenerative combustion）； “空气高温预热燃烧”（Highly preheated air combustion）； “低氮氧化物燃烧”（Low NOx emission combustion）等。 这些概念分别从燃烧原理、火焰形态、所采取的
9、技术措施或污染排 放等方面体现了高温空气燃烧的主要技术特征。 原则：论述问题本身，勿罗列文献和作者做过之事情： 内容：(1) 论述前沿和进展；(2) 围绕主题和目的讲；(3) 有总结和评论； (4) 言之有物和具体化，内容有利用价值 主题 1243 A, B, C B, C D, B A, C, D 文献 方面 ABDC 1, 2 1,2,3 1,2,4 3,4 方面 文献 相互联系 目的：在同一基准上比较差异 ，使问题论述得更清楚 逐个论述 方面A：现状、进展、不足（定 性）文献1，4 方面B, C, D 写作方式： 综述之要领 成为专家； 纵观全局和前沿； 确定未来研究方向； 站在巨人肩上
10、创新 （关键词，研究者，机构，英语词） 实验方法，数学模型等 结果的再分析 与作者交流 重点标记在文献上 笔记要点 信息 分类 阅读 综述 火灾研究 火灾烟气中CO的生成机理：一次裂解二次裂解 二次加热装置 加热温度 (oC) 不加热 5008001000 木材氮气 产率0.03010.04320.16760.1432 产率倍数1.00 1.44 5.57 4.76 空气 产率0.09020.11780.15330.0303 产率倍数1.00 1.31 1.70 0.34 PVC氮气 产率0.00070.00810.03190.0708 产率倍数1.00 11.57 45.57 101.14
11、空气 产率0.05710.08640.17190.1271 产率倍数1.00 1.51 3.01 2.23 结论： “二次反应”过程不仅存在，而且对CO产率有显著影响。 设置“二次加热器”后，CO产率大幅度提高，温度增加时常为 单调增加趋势，但在高温和氧气充足时又会降低。 衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴 发现成就 已踏入科学研究的领域 核心工作：分析与综合 环境要求：静心与交流 关键：任何时候都要问“为什么” 渐入佳境 比较 分析 综合 规律？ 机理？ 实验 数值模拟 数据 曲线 关键1： 数据处理 关键2： 深入思考 为什么是关键？ 相关？ 关键1： 数据处理 是否测得什么数据就用什么数据？
12、 例：气固两相流动的湍流变动 气固两相的湍流脉动速度分布 常见分析方法 - 管道中心湍流脉动 弱，边壁附近强 - 颗粒脉动大于气体 - 颗粒使气相脉动减 弱，湍流变动较为均 匀 - 单相11.1 32.6% - 两相7.425.7% 问：这是我们所要的流动规律吗？ 关键1： 数据处理 实验 数值模拟 数据 曲线 一次信息二次信息 思考和分析 信息不足 三次信息 思考和分析规律、机理 提取提取 气固两相的湍流脉动速度分布 怎么分析呢？ 1. Gas only 2. Gas 3. Particle 注意：壁面处的特殊性 目标 探明颗粒加入后 气相湍流的变化 规律 关键点： 剪切应力 颗粒浓度 气固
13、两相轴向速度的径向分布 信息提取 分析渐深 趋近真理 二次三次 通过以上分析了解到什么呢： 颗粒浓度影响着湍流变动的程度 趋势 函数关系 规律？ 湍流变动分析 “听交响乐”方法 特征捕捉 比较相互关系 提问思考和科学研究的真正开始 思考过程中使用的“元素” 熟悉 关键2： 深入思考 问“为什么 ” 推断1 推断2 推断3 验证再问 再推断1 再推断2 再推断3 再验证 从事科学研究的原则 1. 决不要停留在一次信息上，它绝非自然规律 3. 依靠什么？你的大脑，你的积累，你的能力 2. 对象越复杂，需要的信息越多 必须收集和提炼更多的信息 ？ 自然规律与一次信息的关系？ 什么是科学研究？哪个阶段是呢？ 有没有通俗一点的说法呢？ 自然过程 科学研究：认识一棵树的过程 宇宙生成的逆过程 只有在问了“为什么”之后才真正开始 “收集黄豆 榨油” “道”生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦生万物 众里寻她千百度，蓦然回首， 那人却在灯火阑珊处 感受探索和 成功的乐趣 成果 论文 发表，演讲，ppt “绝大多数人都普遍承认” “丢失了半含在脉动运动中的 大量有重要意义的信息” “这种方法于70年代开始提出 ，随着计算机的不断改善，这种 方法发展很快” “人们普遍认为” “丢失
