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科研一路向西行——记国奖博士生船舶学院李帅
——记国家博士研究生奖学金获得者船舶学院李帅
作者
刘新宇
来源
工学周报
点击数
更新时间
2016-04-22

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李帅,船舶学院2008级本科生,2012年保送船舶学院硕士研究生,2013年9月提前攻读博士研究生。研究生期间,发表SCI文章9篇,EI文章7篇,获国家奖学金1次。

三个月磨练入门功夫

李帅进入科研领域算是早的,早在本科毕业论文时,他选择导师张阿漫,于是一脚踏入了气泡动力学和流固耦合的研究。当时导师安排了一位师兄带领他学习相关理论和程序。师兄让他去读一篇博士论文并自学一个基本的程序,并提醒他一定要自己去弄明白程序里面包含的理论和思想。学习之初,李帅不知道程序中的每个变量的含义,推导的过程及结果对他来说更如雾里看花,不知所以。这无疑是师兄安排给他的巨大挑战。在摸索学习的过程中,李帅不止一次怀疑自己的能力,对自己的选择产生了疑惑,在这样一个自己从未接触过的领域,他感到十分迷茫,不知何去何从。即使向家长和同学倾诉,大家也只能表示理解,给点言语上的鼓励,并不能带他走出困境。

师父领进门,修行在个人。由于师兄当时正准备博士答辩,无暇每一步都亲自指导李帅学习,每周只能抽出一次时间来指导他,这反而逼着李帅学会了自学,从此踏上了科研之路。那一段时间,他每天早起拎着电脑去图书馆,一边学习相关理论,一边对照程序学习,试着揣摩程序中每个变量的物理含义,试图将程序与理论公式联系起来。在没有来源,没有头绪的情况下,李帅一句一句看,一句一句地研究,看不懂的靠猜、靠蒙、靠假设,把不懂的语句摘除判断其重要性,是否会对整体内容有影响,并逐字逐句地分析钻研,经过长时间思考还是无法解决的才记下来准备找师兄去问。他就整个人都钻进其中,沉静下来,探索奥秘。每天都会解开一些心中的疑惑,但同时又会有新的问题出现。问题一旦被发现,他便无时无刻不想着如何解决,吃饭、走路,甚至睡觉做梦都在想,因为陷入太深,很多晚上都不能完全入睡。每周十几分钟向师兄询问,他总是事先写下最关键的问题,或者他已经思考出结论需要师兄印证的问题,尽可能地高效解决问题。

持续了三个月的学习让李帅终于在气泡动力学方面“摸到了皮毛”,这段“痛苦”的经历带给李帅的不仅仅是对知识的掌握和程序的了解,更是培养了他独立思考、独立钻研和独立解决问题的能力,为他以后在科研路上的求索奠定了基础。

三年敲打研究能力

在硕士研究生阶段,导师安排李帅沿袭国内外专家学者的研究方向继续做“模拟吻合”的研究,即研究气泡运动规律的对比及形态。他在这一领域研究了几年,觉得已经将形态的模拟做得有所突破,但在进入博士生阶段,导师提出之前的“模拟吻合”研究的只是表面形态运动和规律,模拟效果已经很好了,但是单纯的模拟只是停留在理论层面,对于运用于实践、解决实际问题的作用是微乎其微的。例如,一艘船在海面上航行,如果一只鱼雷在船下方爆炸。单纯的模拟鱼雷在船底爆炸这一过程,即使模拟效果再好,对于解决问题作用也并不大。研究的最终目的是要通过模拟这一形态来解决鱼雷爆炸对船体的损害,这就需要计算出水下气泡爆炸的载荷数值并分析出损害程度。这就意味着,他不仅仅要从理论上能够模拟,而且要解决工程实践问题,这种改变让他觉得既刺激又高深。

在国内外研究人员没有研究出结果,很少有经验和成果可以借鉴的条件下,李帅独自探索,加深思考,开拓创新。因为计算载荷需要在模拟结果达到比较准确的程度的前提下进行,李帅开始为计算数值而进行模拟的工作。前期,由于假设量比较多,每次只研究单一因素,气体、流体、或是固体的影响,模拟效果比较好,吻合程度也比较高。然而到了后期,随着假设量的减少,研究的情况并非是单一因素的影响,而是多重因素共同作用的情况,气体、流体和固体三项模拟。模拟结果产生较大的、不可接受的误差,为了减少误差,使得波形和计算出来的结果吻合,很多个周末和晚上李帅都是在实验室里度过的,推导公式、调试程序、不停实验、优化程序、改进算法。在一步步独自摸索和思考下,最终得出了比较满意的模拟吻合效果。

在载荷计算的方法成熟之后,另一个问题又出现了。开始李帅只知道水下爆炸气泡产生的高速水射流会冲击船体使船变形,但变形的程度并不在研究的范围之内。后来,随着研究往前推进,船体变形程度都要予以考虑,这就需要用结构力学的相关知识来研究这个问题。研究流固耦合,涉及到跨学科问题,这又给李帅的研究之路设置了新的障碍,使得李帅加深了对自己本学科的思考。这让他认识到只靠单一学科的研究是无法得到他想要的创新性结果,只有学习相关学科,将其有机整合,融会贯通运用到理解和分析上才能够取得突破性进展。

总有一天你将会孤独

将基础研究从一个理想环境带入到真实环境过程中,从计算结果和事实有矛盾到载荷计算第一步再到跨学科研究,李帅遇到了很多问题。当研究进行到一定深度,导师张阿漫的作用是为他引领和把握方向,提出指导性意见,帮助他分析和判断对错,但是具体工作要他自己开动脑筋来完成。李帅依靠自己对科研的兴趣以及在曾经学习探索过程中培养出的独立思考、开拓创新的能力完成了大部分载荷计算的工作。他有时也会觉得有些孤单,但研究越久,他越是深深体会到,越是关键问题、前沿领域的研究,越是不能依靠旁人,越是无法找到借鉴,也越是要靠研究者自己的独立思考和研究能力来完成。

在水下爆炸气泡载荷计算的方法比较成熟之际,学校资助李帅参加了CAV国际空泡会议。这次会议对李帅的触动很深,会上,通过和国内外专家的交流和讨论,李帅看到了国外在此研究领域已经远远走在了我们前面,他们的很多仪器和算法都位于国际前沿,这引发李帅更深的思考。而且他的载荷计算成果得到了部分专家学者肯定,他们认为李帅的载荷算法成果是有突破性、有进展、有意义的,这更坚定了李帅的科研信心。但同时,他也对一直以来坚信的算法产生了质疑。他用了3年时间,夜不能寐地研究的载荷计算在国外进入瓶颈期,载荷计算虽然已经解决了一部分问题,但剩下的问题很大一部分归咎于算法本身的问题——边界积分法本身引入的一些假设和简化造成的,此领域前沿的专家学者们都正在考虑寻找其它算法来代替,这种进退维谷的状态迫使李帅不得不深入思考。这一次,他遇到的不是研究困境,不是如何翻过一座高山,而是自己是否要通过这座山到达自己想去的终点。国际会议开拓了他的视野,让他看到了这一领域世界最前沿的研究方向,但是当他有机会站在更高更远的地方看世界的时候,他对自己的研究也会陷入更深的思考,李帅说,从事科学研究和思考的过程让他深刻体会到,向前沿迈进,总有一天,他将会感受到孤独,他已经准备好,当孤独袭来,也许意味着他的研究进入了深水区。

也许李帅并不知道未来的研究方向会走多远,但是他坚信自己几年里收获的绝不仅仅是一个算法和几篇论文,就像西天取经一样,有了无论将来他从事哪个领域、在哪里工作,这些经历都会让他翻过高山,披荆斩棘,通往科研的最前沿。

编辑:B_lijiaheng  审核:coast
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