科研入门

 

    英文论文阅读ABC：1、非线性阅读法
简而言之：高手是跳着读，顺序是题目n遍、摘要两遍、结论一遍、快速过小节题目公式图表、捎带瞄一眼discussion。一篇论文看一小时。
如果上面这段话你已耐着性子看了n遍，则下面文字可跳过不看。
英文论文大致可分为两类：research paper和review paper，前者选题相对聚焦、信息量不大，高手用一个单元时间就能搞定；后者信息量大，需要仔细阅读、琢磨、反复，甚至需要一周时间才能搞定。
本ABC主要讲research paper的非线性阅读方法。指不要从头到尾看、不要四平八稳看。
一篇好论文用一个单元时间搞定(时间再长效率和效果就打折扣了)，其中花1个小时阅读论文，需要高强度、注意力集中；另外2个小时总结、思考，将信息纳入自己知识体系(如发现是差论文，后2个小时可出去玩)。
阅读论文顺序：按1个小时计
1、仔细研究题目：好的题目一般包括方法、问题、对象，注意复数s体现论文工作量。看了题目基本搞定三部分：方法、问题、对象。
2、看两遍摘要：第一遍了解背景目的、具体方法和对象、主要结果结论、本文实质贡献；第二遍加深映象，确认摘要四段式内容，通过动词和形容词了解作者想突出强调的创新点、亮点和特色。看两遍后基本能搞定论文的主线、深浅。如果摘要四段式不全，则论文必在该缺失项有猫腻。
3、直接拉到结论：再次确认摘要中介绍的结果结论，并看展望了解论文不足。有些期刊由于摘要有字数限制，作者可能把摘要中次要结果结论放在此处讲。
4、快速过论文中的小节标题、公式、图表：灌水论文的公式、图表你可能都似曾见过，如碰到陌生公式、图表，建议放缓节奏，有时可能还需要拉到正文results看相应图号的文字分析。好的论文一般很讲究图表制作，基本上可以理解成“图表=结果”。
5、瞄一眼discussion：有些论文的discussion部分不好找，简单窍门是找results and discussion一节中出现文献号的地方。
论文的总结方法：好论文得花2个小时，差论文0小时
1、笔记：好记性不如烂笔头，落笔过程也是加深理解、确认原文关键信息的过程。
2、批他：找工作的不足，写的不足。再好的论文也要挑他的毛病、和他过不去，否则论文白看。
3、沉淀：把论文信息纳入你的知识体系(知识体系可理解为你已做过的、看到的、听到的......对的信息的集合)
后记：
1、尽量看大机构大牛大期刊的新论文、少看老论文，要看就看专著教材。
2、尽量看cited reference、少看citing reference，要看就找直接数据、公式。不要指望能通过老论文找到小trick、不要指望现有论文能解答所有疑问，自己想。
3、你有多长时间没看论文了？
 
英文论文写作ABC：0. 结构
论文稿件一般包括covering page，摘要，变量表，引言，方法与验证，结果与讨论，结论，致谢，参考文献，表题及表，图题，图。每个期刊对稿件的具体排版格式的要求，建议直接参考课题组前人稿件，不要企图在格式上搞创新。
 
每个结构部分一般包括若干段落，每个段落一般包括3-5个左右的句子。尽量使每个段落、每个句子都围绕论文主线，即结论和创新点。
 
本ABC介绍主要结构部分及组成段落的写法，而关于句子的写法可参考相关固定句型搭配、套路，网上资料很多。即只讲结构、段落，不讲句子。
 
英文论文写作ABC：1. 引言
无论是菜鸟，还是老司机，引言总是最难写的部分。引言决定了论文的高度、作者对研究问题的理解深度、工作的创新程度。
 
如何高？就是高调做事，认真领会课题组例会怎么说，怎么布局。
如何深？勤读文献、深挖不足、深思考。
如何新？没人做、我能做、有需求。
 
引言至少包括4段，一般5-7段。
 
第一段背景及意义：至少三句话，第一句是研究背景，讲研究领域或者方向的重要性(如永恒话题、前沿热点、工程中的基础问题)，注意领域>方向>问题。第二句是科学问题的内涵，有时需要再多1-2句才能讲清，科学问题的句子多是好事，但得与你的工作主线密切相关、至少部分相关，如果将问题比作函数，则科学问题内涵就是自变量、因变量及其近似关系式的阐述(伪科学问题没公式)。第三句是研究的意义，对工科论文而言，一切不以机理认识、设计控制为最终目的的工作都是耍流氓。
 
第二到第n段(n<=5)是关键科学问题的国内外研究进展及分析，如以理论计算为主的论文第二段实验，第三到五段理论和计算。每段6-8句左右，第一句帽子，最后一句小总结，起有始有终、承上启下作用。介绍每条相关工作一般两句、2-3篇左右文献：一句是谁什么时间做了什么工作，另外一句说他们工作的关键结论并获得其他人证实。反感一次性引用一大堆文献号如【4-10】，重点引最新期刊论文，适当引经典文献。
 
第三段创新点阐述，是引言这一节的主心骨，至少四句。第一句现存问题的高度总结，第二句现存问题谁开展了初步工作，第三句为了什么提出或发展什么，第四句解决了该现存问题有什么贡献。
 
最后一段论文结构outline，直接copy课题组前人写法，改几个词即可。没啥。
 
小结：看看手头论文，如果他没按这么写，鄙视之。如果你不按这么写，受训吧。
 

    新生科研ABC：第一学期
1、课程学习：理论课要推导公式，算法实验课要动手实践。
2、工具学习：CFD三剑客
2.1 商软NUMECA或ANSYS：计算离心压缩机叶轮+蜗壳或轴流压气机Stage35或多翼风机，给出V&V结果、性能曲线和关键截面流场分布。
2.2 Python或Fortran或c++：利用龙格库塔法求解常微分方程dy/dx=Ay+B+C/y，x∈(0, 1), y(0)=1.0, A=±1, B=±1, C=±1，给出网格无关性确认结果、数值解与精确解对比曲线。
2.3 后处理软件Tecplot：复现2.1和2.2结果图，图格式规模满足权威期刊或学位论文要求。
3、流体机械内流理论与计算：推公式，第五、八章可暂时不学。选做。
4、理论学习：精读教研组敲门砖论文2篇。理清自己科研兴趣，结合教研组项目及规划，确定大论文主题，钻研一本流体机械经典专著教材（推荐清单见下）。
 

    新生科研ABC：第二学期
5、前沿调研：总结JOT、ASME-GT相关主题近三年论文摘要的四要素（背景、对象问题方法、结论、贡献），或JCP、CAF相关主题近三年论文摘要的四要素，或JFM、POF相关主题近三年论文摘要的四要素。
6、全面调研：全面收集相关主题论文、学位论文、报告，精读论文10篇（大牛大机构大期刊），泛读论文50篇，找出并总结世界上五个最好教授研究特色（对象问题方法结论评价）、五家最好公司主要技术参数。
7、开题报告：包括国内外研究现状、研究目的、研究内容、创新点、技术路线、进度安排、预期成果。参考文献不少于50篇（博士生100篇）。
8、创造知识：利用第一学期掌握的工具方法，开展大论文或毕业设计工作。
 
 

流体机械经典专著教材清单：从理论到应用

经典：聚焦流体机械内流理论，偏基础、重深度、有后劲；系统性强、有思想、有嚼头；钻研后将受益终生的那种！

（1）流体机械原理教材：

1981，李庆宜，通风机

1987，李超俊，轴流压缩机原理与气动设计

1990，徐忠，离心式压缩机原理

2011，关醒凡，现代泵理论与设计

2018，祁大同，离心式压缩机原理

（2）流体动力系统原理教材：

2005，Baines NC，Fundamentals of turbocharging

2005，廉筱纯，航空发动机原理

2022，陈玉春，航空燃气涡轮发动机原理

（3）叶轮机械气体动力学：

1953，Kuchemann D，Aerodynamics of propulsion

1958，Horlock JH，Axial compressor，1973第2版

1960，Vavra MH，Aero-thermodynamics and flow in turbomachines，1972第2版，1984中文版：涡轮机械中的气动热力学和流动

1964，Hawthorne WR (ed)，Aerodynamics of turbines and compressors

1966，Dixon SL，Fluid mechanics and thermodynamics of turbomachinery，2014第7版，2015中文版：透平机械中的流体力学与热力学

1967，Sovran G (ed)，Fluid mechanics of internal flow

1978，Horlock JH，Actuator disk theory

1980，Ward-Smith AJ，Internal fluid flow

1980，刘高联，叶轮机械气体动力学基础

1980，李根深，船用燃气轮机轴流式叶轮机械气动热力学上下册

1983，王仲奇，透平机械三元流动计算及其数学和气动力学基础

1984，特里申科，压气机叶栅的空气动力学

1984，Gostelow JP，Cascade aerodynamics

1984，Gupta AK，Swirl flows

1986，沈天耀，离心叶轮的内流理论基础

1986，Japikse D (ed)，Advanced topics in turbomachinery technology

1988，沈孟育，叶轮机械中的跨音速流动

1989，Cumpsty NA，Compressor aerodynamics，2004第2版，2021中文版：压气机气动力学

1989，朱报祯，离心压缩机

1992，Hill PG，Mechanics and thermodynamics of propulsion，第2版，2015中文版：推进力学和热力学

1995，Lakshminarayana B，Fluid dynamics and heat transfer of turbomachinery

2005，Schobeiri M，Turbomachinery flow physics and dynamic performance

2016，张楚华，流体机械内流理论与计算

2018，Van den Braembussche R，Design and analysis of centrifugal compressors

（4）空气动力学：

1953，徐华舫，空气动力学基础上下册，1987修订再版

1953，Shapiro AH，The dynamics and thermodynamics of compressible fluid flow，Vol. 1-2，1975再版，1966上册中文版，1977下册中文版：可压缩流体的动力学与热力学

2000，Anderson JD, Fundamentals of aerodynamics，2018第6版

2004，Greitzer EM，Internal flow：Concepts and applications

2006，王新月，气体动力学基础

2019，Brunton SL，Data-driven science and engineering：Machine learning, dynamical systems, and control，2022第2版

2021，张伟伟，非定常流动及流动控制基础

（5）湍流：

1955，Schlichting H，Boundary layer theory，2017第9版

1972，Tennekes H，A first course in turbulence，1994第15版

1998，Wilcox DC，Turbulence modeling for CFD，2006第3版

2000，Pope SB，Turbulent flows，2010第5版

2011，Hanjalic K，Modelling turbulence in engineering and the environment：Rational alternative routes to closure，2023第2版

2023，符松，湍流模式理论

（6）计算流体力学：

1985，马铁犹，计算流体动力学

1995，刘超群，多重网格法及其在计算流体力学中的应用

2006，任玉新，计算流体力学基础

2007，Canuto C，Spectral methods evolution to complex geometries and applications to fluid dynamics

2009，Garnier E，Large eddy simulation for compressible flows

2012，Anderson JD，Computational fluid dynamics：The basic with applications，中文版：计算流体力学入门

2014，Tucker PG，Unsteady computational fluid dynamics in aeronautics

2015，Tucker PG，Advanced computational fluid and aerodynamics

2016，Moukalled F，The finite volume method in computational fluid dynamics an advanced introduction with OpenFOAM® and Matlab

2022，Jameson A，Computational aerodynamics

（7）流体机械不确定性分析：

2010，Le Maître OP，Spectral methods for uncertainty quantification - with applications to computational fluid dynamics

2019，Montomoli F，Uncertainty Quantification in computational fluid dynamics and aircraft engines，2020中文版：不确定性量化在航空发动机中的应用

（8）压气机设计：

1956，Johnsen IA，Bullock RO，Aerodynamic design of axial-flow compressors（NASA SP-36），1965年修订版，1975年中文版：轴流压气机气动设计

1971，Dean RC (ed)，Advanced centrifugal compressor

1986，吕文灿，风机三元流动理论与设计

1991，王尚锦，离心压缩机三元流动理论及其应用

2000，Wennerstrom AJ，Design of highly loaded axial-flow and compressors

2000，Aungier RH，Centrifugal compressors：A strategy for aerodynamic design and analysis

2003，Aungier RH，Axial-flow compressors：A strategy for aerodynamic design and analysis

2013，周正贵，压气机/风扇叶片自动优化设计

2021，Casey M，Radial flow turbocompressors：Design，analysis，and applications

2022，程荣辉，航空发动机风扇压气机设计

2022，刘波，现代叶轮机械新技术及应用

2023，刘波，轴流压气机叶型设计理念与设计方法

2023，陆山，航空发动机结构强度设计与分析

（9）压气机稳定性：

2015，胡骏，航空压气机气动稳定性分析方法

2018，孙晓峰，高速叶轮机流动稳定性

2021，楚武利，航空叶轮机先进扩稳及流动控制技术（上下册）

（10）压气机多学科：

2011，李磊，船用大功率柴油机涡轮增压器多学科设计优化

2017，王建军，航空发动机叶盘结构流体激励耦合振动

2019，郭同庆，飞行器气动弹性CFD/CSD耦合计算技术（叶片部分）

2022，曹建国，航空发动机三维数值仿真技术

2022，尹泽勇，航空动力系统整机多学科设计优化

2022，刘永泉，航空燃气轮机总体设计

（11）手册：

1996，Schetz JA (ed)，Handbook of fluid dynamics and fluid machinery，Vol. 1-3

1998，Johnson RW (ed)，Handbook of fluid dynamics，2016第2版

 

流体机械内流理论350年谱: 从微积分到人工智能

子曰：不要指望从牛顿书中找出CFD的蛛丝马迹，也不要指望从当代浩瀚论文中获得思想启迪，而应畅想如何使自己工作成为未来之经典！

1670s，牛顿和莱布尼茨分别独立发明微积分；牛顿建立经典力学、提出流体内摩擦定律；

1700s，莱布尼茨的学生约翰贝努利发扬光大微积分；Papin出版第一本关于泵的书籍；

1730s，约翰贝努利的学生欧拉使微积分长大成人，建立数理方程理论包括无粘流动欧拉方程，发明叶轮欧拉公式；

1830s，Navier和Stokes分别独立建立粘性流动方程，即Navier-Stokes方程；

1880s，雷诺开展流动转捩试验并建立雷诺平均NS方程；马赫等人提出空气动力学；

1900s，普朗特发明边界层理论；库塔、茹科夫斯基、恰普雷金、普朗特提出翼型理论；洛伦茨发明无限多叶片即通流理论；

1920s，斯托道拉出版叶轮机械书，提出离心叶轮斯托道拉滑移系数公式；

1930s，Whittle和Ohian发明燃气轮机；

1950s，抗美援朝期间GE公司疯狂生产J47和J73涡喷发动机，成为有史以来装机量最大的两款发动机；冯纽曼发明激波捕捉法及格式稳定性分析方法；NACA发表四份史诗般叶轮机械气动研究报告，分别是Hamrick流线曲率法、吴仲华mS1×nS2流面理论、Lieblin平面叶栅特性、Emmons旋转失速理论，从此叶轮机械研究中心从欧洲转移到美国；

1955，教研室以苏联援华专家谢列茨尼奥夫讲义为蓝本，出版离心式压缩机原理；

1956，NASA汇编NASA SP36，1965年修订解密，1975年王宏基以笔名秦鹏组织翻译，取名为轴流压气机气动设计；McDonald利用有限体积法求解叶栅欧拉方程；

1963，教研室以苏联援华专家谢列茨尼奥夫讲义为蓝本，出版轴流式压缩机原理上下册；

1972，Spalding发明k-e湍流模型，与学生Patanka合作发明SIMPLE算法；

1979，Denton发明多级叶轮机械混合平面法；

1982，Jameson发明JST格式；Adamczyk发明确定应力模型；

1983，Moore在NATO-AGARD论坛第一次发表离心叶轮三维粘性流动CFD计算论文；

1990s，Jameson最早开展叶轮机械并行CFD研究；

1999，Rhie@PW和Gallimore@RR最早利用CFD指导多级压气机叶片三维设计；

2002，Liou@NASA最早开展压气机三维叶片全局自动优化；

2007，教研组开始时空谱高精度方法研究；

2008，教研组开始流体机械全局优化；

2009，教研组开始流体机械并行CFD研究；

2012，教研组开始流体机械不确定性分析及鲁棒优化；

2020，教研组开始叶轮机械智能气体动力学、五重平均气动理论研究。

 


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