来源:科技日报 2008年11月19日
张娜,1968年生,清华大学热能工程系1986级本科生,长期从事能源利用领域的科研实践,承担了国家自然科学基金项目、国家863计划课题、国家973项目课题等多项重要科研项目的工作,均出色完成研究工作。在总能系统的理论研究、新颖热力循环探索研究、能量系统的优化综合及系统集成、动力机械变工况解析分析等方面有较大创新与发展。特别是在能源利用与CO2分离一体化动力系统创新和动力机械变工况解析分析方法等方面的研究工作达到国际水平。
10月16日,首届“吴仲华优秀青年学者奖”揭晓,几乎是众望所归,刚满40岁的张娜因在能源利用领域的贡献获此殊荣。
谁说科学家就一定枯燥乏味,尤其是女性,她们天生的温润、细腻、感性,让科学展现出另类的美。张娜皮肤白皙,为人温和,一笑一颦、举手投足间都弥散出一股优雅与干练。如果不是采访,她的科学家身份,你绝对看不出来。
采访张娜,让人觉得,快乐科研、快乐生活“鱼和熊掌”完全可以兼得。
“我是吴老的忠实‘粉丝’”
提起“吴仲华优秀青年学者奖”,话题很自然地转向吴仲华院士,吴老是我国工程热物理学科的创始人。虽然与吴老未曾谋面,但张娜一直说自己是吴老的忠实“粉丝”;虽然从不曾“设计”,但蓦然回首,才发现不经意间这些年一直说自己在追随吴老的足迹。1956年,吴老在清华大学创建了全国第一个燃气轮机专业,这正是张娜本科就读的学校和专业;1980年,中科院成立工程热物理研究所,吴老任第一任所长,本科毕业后张娜就分到该所工作;张娜现在工作的实验室——总能系统与可再生能源实验室其前身也是吴老一手创办的。
张娜说,除吴老的学术成就外,最让她感动的还是吴老的奉献、爱国精神。早先赴美留学和工作的吴老,1950年当得知我国代表伍修权到联合国作报告时,专程前去旁听。第一次在国际舞台上听到新中国代表的声音,吴老十分兴奋,决定回国。1954年8月1日,趁星期日纽约机场的移民局办事处照例关门之机,全家以赴欧洲旅游为名,取道英国、瑞士、奥地利、捷克斯洛伐克和前苏联,绕过了大半个地球终于回到祖国……即便“文革”期间处境极为艰难,吴老也从未放弃过一生挚爱的工程热物理研究,直到生命的最后一刻。
“自己好像也做了不少事”
“最出色的学生出国,其次是保研,再次是工作。”这一大学生毕业去向法则在张娜学生时代同样流行。然而,班级排名第五的她最终选择在国内工作,这在当时许多人看来并非明智之举。
“只要努力,在国内也一样可以做出成绩。”除了看好国内发展前景外,张娜笑言也是为了爱情。“我老公和我是清华时的同班同学,他是北京人,我觉得能留在北京,跟他在一起挺好。”对于自己想要什么,她向来都很清楚。当年班里五个女生,只有她一人留在了国内,其他同学出国后纷纷转行,目前只有她还在从事着科研工作。2002年她去美国宾夕法尼亚大学做访问学者,由于工作成绩突出,一年高访结束后,美方一再挽留,但她还是选择了回国发展。
“但我真的没有想到能够获奖。”张娜说,一直忙于科研的她从没仔细梳理过自己的成绩,填报相关材料时,她才恍然觉得“自己好像也做了不少事”。
“站上领奖台不免有些紧张”
相比张娜的亲切随和,她从事的研究领域显得尖端了很多。中科院工程热物理所蔡睿贤院士如是评价她:张娜在总能系统的理论研究、新颖热力循环探索研究、能量系统的优化综合及系统集成、动力机械变工况解析分析等方面有较大创新与发展。特别是在能源利用与CO2分离一体化动力系统创新和动力机械变工况解析分析方法等方面的研究工作达到国际水平。
她微笑地解释说,总能系统是吴老早年提出的基于能的综合梯级利用思想,也就是说,要总的安排好功(电)与热的能源利用,而不仅是着眼于提高单一生产过程或工艺的能源利用率。打个比方,让高品质的能源去干低品质能源也能干的活就好比让一个举重冠军去提一桶水,显然是一种浪费。总能系统就是要使各种不同品质的能源合理分配,梯级利用,做到各得其所,各尽其用。
张娜说,传统的热力循环研究重点多放在提高循环初温方面,其实在循环吸热温度升高和排热温度降低数量相同的条件下,后者对提高循环热力性能效果更加显著。因此通过降低循环放热过程的温度来提高循环效率是更为有效的手段,但是往往受到环境温度的制约。
为此,她进行了液化气(LNG)冷能(火用)利用、CO2分离回收和能量高效转换的一体化研究,通过系统集成实现三者的有机结合。LNG汽化过程所释放的冷能作为热力循环的冷源,经与循环排气放热和冷凝过程相结合,不消耗冷却水,循环平均放热温度可比环境温度大为降低,以CO2循环为例,其冷凝温度可降到近-50℃,利于提高热力性能;在某些方案中还用来冷却压气机进口空气以减少压缩功;同时,LNG冷能用于分离和回收燃烧所产生的CO2,避免消耗额外能源。在系统中实现了LNG冷能回收和冷功的高效转换,以及低能耗分离CO2。
她提出这一新型高效的结合LNG冷能利用的动力系统,循环效率比国际上同期其它学者提出的CO2准零排放循环高10—15个百分点。
该研究得到了国际学术界的认可,张娜本人也荣获ASMETheAdvancedEnergySystemsDivision最佳论文奖。她回忆说,领奖时刚满35岁的她有些紧张,这时国际能源杂志主编鼓励她说:不要害羞,你做的工作不比任何人差,请大胆说出你的想法。
“科研和生活并不矛盾”
在总能系统与可再生能源实验室那层楼梯的拐角处,记者看到这样一句话:快乐工作,快乐生活,快乐人生。张娜说这也是她一直遵行的人生准则。
在做母亲之前,她几乎是课题组里的“拼命三郎”,直到分娩的头一天,她还坚守在工作岗位。“当时觉得有了孩子在工作上花得时间就少了,所以想趁孩子出生前,能多做点就多做点。”做母亲后,她也曾一度遭遇“产后忧郁症”,总觉得孩子占用了自己太多的时间,一旦遇到研究瓶颈就归咎于孩子或家庭牵绊。
她举例说,寻找动力机械变工况的解析分析方法及工程热物理基本方程与基本过程的解析解,既有重大的学术理论价值,又可作为标准解发展和检验数值解法。导出的多个工程热物理分支学科的解析解对于丰富学科的理论研究和发展数值计算方法均有重大价值。然而,意义越大往往意味着付出越多,当时孩子正是“沾手”的时候,很长一段时间,科研没有进展,张娜就想:要是没有孩子,我就可以有更多时间做研究,没准儿就有了起色,情绪非常低落。
“事实上,科研和生活,本质上并不矛盾,只要妥善处理,完全可以兼得。”
张娜逐渐找到了自己的应对之道:工作时间全心工作,下班时间用心生活。工作要出色,生活也要出彩。她每天早晨送完孩子8点不到就出现在办公室里,一天下来几乎足不出户,只有在中午吃饭时间才有短暂的休息。既使加班,不到万不得已,她也从不熬夜。到家后除了辅导孩子作业外,喜欢看看书,10点钟准时上床休息。每年的寒暑假,她都会抽出一段时间,带孩子出去旅游,也让自己彻底放松一下。
由于合理分配时间,张娜的工作效率提高了很多,科研也大有起色,比如在正逆耦合循环和工程热物理问题的解析解方面的研究都取得了较大的进展,特别是她与蔡睿贤院士合作提出的动力机械变工况的解析分析方法,已成功应用在单轴燃气轮机及其功热并供装置、单轴回热燃气轮机、余热锅炉型联合循环等的变工况研究中。
“现在回过头去看,也没因有了孩子,自己科研就受到多大影响,相反大部分成果还是这几年做出来的。”张娜说起来很自豪。
“我希望我的学生比我强”
由于科研成绩突出,张娜获邀担任国际能源学报Energy-TheInternationalJournal编委及美国机械工程师协会系统分析技术委员会(ASMETheSystemAnalysisTech鄄nicalCommittee)委员。如今,已在国内外发表高质量科研论文百篇的她,想要发表论文已不是件难事。然而,天性乐观的她也有烦心的时候。
“总觉得真正能静下心来搞科研的时间太少,很多时间都用在各种申请、评审、填表上了。很多人为了完成任务,匆匆忙忙,片面追求论文数量,论文质量大打折扣。”
张娜特别感谢自己的导师蔡睿贤院士,“蔡老师从不逼着我们发论文。在他的指导下,我少走了很多弯路。”她记得刚进所时,论文总是写不出来,几乎大半年也没发过一篇论文,当时特别担心,蔡老师经常安慰她说:“你就踏实地做你的研究,成果做出来了,高水平的论文自然就有了。”
蔡老师的言传身教更让她真切地体会到,做学问首先是做人。“蔡老师作为德高望重的老师,生活却非常简朴,为了给所里省钱,去国外出差,经常是自带方便面,对我的影响很大。”
如今,张娜也有了自己的学生,每次学生叫她老师时,她总是感到一种责任,生怕误人子弟。她总是不断强调给予年轻人更多的机会,“我希望我的学生比我强。”
搞科研有苦有乐,有时停滞不前,有时又峰回路转,有时得不到家人的支持,有时也会有停下来歇歇的想法。但她知道,现在仍然会把手中的研究继续下去,这也许就是为理想付出的代价。(姜靖)