大学最后一个学年的上半学期,学校要求学生去工业界实习,同时完成一项设计作业。从大多数同学那里了解到,他们都在想办法去大型企业实习,原因主要有两个方面:首先,大企业能够提供技术含量较高的设计课题;其次,对于即将毕业的学生也许更为实际的是,实习期间可以熟悉企业的工作环境,结识技术部门的负责人,为毕业后能够顺利受雇做一点准备。
那时,我住在距离学校不远的学生宿舍,那里地处郊区,住处附近没有公交车站,而所有的大企业都远在几十公里之外,无法依靠交通车通勤。我面临两个选择:要么在附近找一家小公司实习,要么留在学校实验室完成设计作业。经过反复权衡后,我得出结论:与其在一家小公司做一个自己不感兴趣的设计项目,不如在学校实验室找一个实习的机会,这样不仅可以节省通勤时间,还能充分利用学校的图书资源,为毕业论文做一些文献收集工作。于是我决定去流体机械实验室碰一下运气。
几个学期前,流体机械专业的赫伯特教授曾为我们讲授过《流体力学》和《流体机械》两门课程。学生对他的评价各异,主要分为两类:少数学生认为他业务能力强,尽管偶尔口齿不够清晰,但他总能详细推导计算公式,讲解计算实例,并且耐心解答学生的疑问,是一位教学经验丰富的教授;而大多数学生则持不同意见,这部分学生基础知识较差,却将听不懂课程的责任归咎于教授,甚至对他偶尔的口误或笔误大加嘲讽。
赫伯特教授在授课时有时确实不拘小节,比如,他对自己绘制的草图不满意时,常会直接用手背胡乱擦拭一番,弄得黑板上留下大片粉笔痕迹。有一次,他为了缓解修改草图的尴尬,以玩笑的口吻自嘲道:“我的徒手画一直都不太好。”这时,一位对他有些不满的学生马上接话道:“是啊,这是有目共睹的。”这话引来众人的哄笑。教授显然有些不高兴了,转过脸来问道:“这话是谁说的?”此话一出,整个教室顿时被更大的笑声淹没了。
《流体机械》课程难度较大,涉及复杂的公式与计算。每当有学生抱怨难以理解时,赫伯特教授总会用今昔对比的方式来激励大家,比如提及“我们小时候没有这样的学习条件……”以说明过去的艰辛,或者说“你们现在的学习条件已经很好了……”来督促大家珍惜当下。然而,这些话不仅收效甚微,反而成为学生们的笑料。
有一次,赫伯特教授在推导一个公式时,一位来自东德的学生开始抱怨,认为推导过程不够清晰,许多同学也纷纷表示同感。教授听后显得有些不悦,随即说道:“年轻人,你们应该努力学习,给外国学生做个好榜样。”说完,他把目光转向我,直截了当地问道:“你们外国学生能从我们德国人身上学到些什么呢?”听到这番问话,我脑海中突然闪过一个开玩笑的念头,便脱口而出:“可以学习德国工会,每年都向厂主提出要求:增加10%的月薪,每周减少2小时的工作时间。”话音刚落,大家立刻听出了其中的讽刺意味,纷纷笑了起来。这时教授的脸色显得有些难看,可以想象,这不是他想得到的回答。
在流体机械实验室,我向赫伯特教授说明来意。由于我此前已通过《流体力学》和《流体机械》课的考试,他爽快地为我提供了一个实习机会。他委托一位实验室工程师向我介绍了实验室的设备以及会议室和办公室的工作环境。实验室面积约400平方米,内部安装了三台实验装置,其中一台是工业用的大型鼓风机,其转子的叶片直径接近2米。此前在实验课上,我们曾在这台风机上测试叶片转速与多个输出变量之间的关系。那时,大家对实验课兴趣寥寥,显然不太重视这台又大又笨重的设备,甚至有学生戏称它为“巨型吸尘器”。
鼓风机的输出管道直径约0.5米,长度约5米,当叶片转动时,气流沿管道向外排放。生产厂家在分析实验数据时发现,气流在管道内的动能损耗远超理论计算值。为提高鼓风机的输出功率,厂家委托教授研究能量损耗的原因,并要求提供管道的优化设计方案。
赫伯特教授推测,气流在管道中的脱流现象可能是动能过度消耗的关键因素。为进一步探究管道内气流脱流的具体区域,教授申请了一笔研究资助,并购置了一台傅里叶分析仪,用它来测量管道不同位置的振动信号,通过信号分析来寻找管道内气体流动的规律。
我的具体任务是:用傅里叶分析仪收集管道外表不同部位的振动信号,由分析振动信号的不同频率确定气体在管道内的流动特征以及脱流区域,并根据气体流动特征做出管道的优化设计方案。无论从任务的难度,还是从专业深度来看,这项工作都远超一般的设计作业。回想起来,选择留在实验室实习的决定似乎有些仓促。然而,我既然没有自己的汽车,住处附近也缺乏公共交通工具,除了在学校的实验室做实习,还能去哪里找实习岗位呢?
既然已经接受了挑战,就应该全力以赴。我从图书馆借来相关资料,开始学习信号分析和流体动力学方面的知识。在实验室工程师的协助下,测试装置顺利安装完毕。在准备阶段,教授还特地邀请了一位机械振动学专家,讲解仪器使用中的一些注意事项。在他的帮助下,我一边研读仪器的使用说明书,一边学习分析仪的操作,并开始收集管道外部的振动信号。
在几个月的实习期间,为了完成设计作业,我每天起早贪黑地工作,甚至连周末也从未懈怠。在处理实验数据时,我必须设法过滤干扰信号,以提取有价值的信息。由于当时缺乏相关经验,我只能依靠查阅参考资料来寻找解决方案。
赫伯特教授每周都会到实验室了解项目进展。随着意想不到的问题不断涌现,大家逐渐意识到,这项优化设计难以在短短三个月内完成。然而,教授并没有因此苛责,反而认为在这项开创性的研究中,我们已经取得了阶段性成果。他在这个专业领域工作几十年,深知科研工作不可能一蹴而就,因此并未对我提出不切实际的过高要求。
随着时间的推移,我逐渐发现,教授是一个严谨和较真的人。与他讨论专业问题时,必须事先做好充分准备,否则很可能被他一再追问,最终陷入尴尬的境地。他对学术问题精益求精,不放过任何细节,这本是科学研究应有的态度,但如果过于吹毛求疵,有时难免让人感到压力巨大。
有一次,赫伯特教授在审阅一份项目报告时,发现了几个疑点。他要求负责该项目的实验工程师做出解释。出乎意料的是,这位工程师不仅不承认工作中的疏忽,甚至在白纸黑字面前仍没有一句抱歉的话。教授终于失去了耐心,当众直言不讳地说道:“您必须承认,您做的这些计算完全是‘Scheisse’(即英语的‘shit’)!”让人惊讶的是,这位平时对学生宽容的教授,竟也有对人如此直接和不留情面的一面。
在那段时间,这位工程师对风力发电机的设计充满热情。他利用计算机辅助设计软件 Medusa 绘制了风力发电机的设计方案,并兴致勃勃地向我们介绍风力发电的优势。按照他的设想,风力发电机不仅可以为居民区供电,还能将多余的电量输入电网,从中获得一些收益。当时,我们对他凭借一己之力设计风力发电机的想法持怀疑态度。回想起来,这些构想具有一定的前瞻性和创新性。
然而,他在工作时间私自从事个人项目,有时甚至未经商量,直接删除学生们的打印文件。对此,我们曾提醒他要尊重学生的工作,但他始终置若罔闻,毫不在意。因此,当教授在众人面前训斥他时,大家不禁感到一丝幸灾乐祸,内心暗自叫好。
这件事也给学生们敲响了警钟——赫伯特教授布置的作业容不得丝毫马虎,否则很难顺利过关。我们年级有一位同学,在入学前曾就职于一家大型汽车公司。他通过公司的人脉关系,为实验室争取到了一个项目,并获得了相应的资金支持。在教授的指导下,他开始推进项目。按照惯例,实验室接受了企业的资助,必须提交详实的实验数据和项目报告。
这位同学动手能力强,迅速完成了实验并获取了数据,但由于数学基础薄弱,且缺乏必要的写作技能,他迟迟无法向公司提交合格的报告。无奈之下,他请求我帮忙。我们连续工作了一个周末,很快便完成了数据处理,并把计算结果写入了项目报告。
事后,他在请我喝咖啡时告诉我,赫伯特教授在向公司做总结报告时特意提到:“我们的中国学生完成了数据处理,如果大家有任何问题,可以请他来解答。”不久之后,教授特地向我表达了感谢,还送了笔记本和圆珠笔。事实上,帮助这位同学,也是间接为教授分忧,这一点大家心知肚明。
在深入研究实验数据后,我初步掌握了管道内气体的流动特征,并观察到了管道出口处的脱流现象。接下来的任务是思考如何设计一种装置,从而有效控制管道内的流体脱流问题。为了专心构思解决方案,我特意来到图书馆一个安静的角落,一边撰写项目报告,一边静心思考设计方案。
偶然间,我在书架上翻阅到一本流体力学专业书籍,书中关于流体沿机翼绕流的计算内容给了我启发。我很快提出了一个设计方案:沿管道轴线安装导流装置,以增加气流在管道内的流动速度,从而防止脱流现象的发生。赫伯特教授对该方案表示认可,接下来的工作便是进行理论计算并绘制加工图纸。不到一周时间,设计方案顺利完成。
尽管当时大家都没有把握,该装置是否能够有效优化鼓风机的输出功率。但我深信,技术创新是一个不断探索、失败、再探索,直至成功的过程。唯有持续努力,才能取得实质性的进步。
在提交了项目报告和设计作业后,我前往市区的一家企业打工,为下学期挣生活费。暑假结束后,在回学校准备最后几门考试时,我从考试部门得知,实习期间提交的两项作业都已通过。几个月的辛勤付出终于得到了回报,这让我倍感欣慰。
很快到了年底。圣诞节前,赫伯特教授组织了一次实验室工作人员的聚会,当年在实验室工作的学生也受邀参加。聚会开始后不久,一位新加入系里的豪伊瑟教授到场。赫伯特教授把我介绍给他,并补充道:“这位学生来自中国,如果您愿意的话,可以指导他的毕业论文。”
豪伊瑟教授此前曾担任欧洲宇航局(ESA)空气动力学与热力学部门的主任。来到学校后,他成功申请了一笔科研经费,购置了几台价格不菲的Silicon Graphics工作站,正打算组建自己的课题组。我们的交谈很快演变成了一场非正式的招聘面试,他提出几个数值计算方面的问题,我也尽己所能一一作答。最终,他表示可以向ESA申请一个课题,以它作为我的毕业论文题目,完成毕业论文后,他愿意为我提供继续深造的机会。
四周后,我如约前去拜访豪伊瑟教授。他告诉我,之前申请的一个科研项目已经获批,并简单地介绍了项目的内容和我要做的工作。此外,他还透露,寒假后他将调往新成立的系任教,届时所有计算机设备和课题组成员都将随之搬迁。新系位于距离校区约20公里的地方,两地之间没有公共交通工具,他建议我尽早做好搬家准备。
随后,我去向赫伯特教授告别。当初他把我推荐给豪伊瑟教授,而在我即将离开实验室时,他对我的选择似乎表现出了一些失望。无奈之下,他略带惋惜地说道:“我曾经希望您能留在这里做毕业论文。”在我表示歉意后,他很大度地说了一句德语成语:“Man soll Reisende nicht aufhalten(我们不应该阻止要离开的人)。”作为一位有修养的学者,他仍然祝愿我未来一切顺利。
离开流体机械实验室时,我站在门口,望着那台熟悉的鼓风机,心中百感交集。作为流体导流装置的设计者,我曾经满怀期待,渴望见证它的实际效果;而豪伊瑟教授提供的“继续深造”机会,则预示着一条漫长的求索之路。未来肯定充满不确定性,但我依然选择迎接新的挑战。无论最终的结果如何,我相信,只要全力以赴,努力不会白费,也无愧于心。想到这里,我再次看了一眼那个“巨型吸尘器”,随即毅然迈出了实验室的大门。
2025年1月,德国
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