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--  作者：airfish --  发布时间：2006/5/31 15:59:42 --  [转帖]蒋子刚和他的揉动式流体机械 编者按 科技日报介绍的这一揉动力学理论和揉动技术，在很多人看来不可思议，而有专家认为这是一项看起来怪异但却毋庸置疑的特大发明。记者试图求教更多的相关院士和教授专家，得到更加权威和全面的评说，均无功而返。 据了解，发明人蒋子刚日前已将揉动式流体机械的样机放到清华大学工程力学系演示，并将所推导的数学方程式提供给相关教授，供大家研究和验证，还将在5月23日开幕的北京科博会上演示。蒋子刚表示，此举是为了能让这项具有完全自主知识产权的、高度节能高度环保而应用面又极为宽广的技术首先在自己的祖国“火”起来。希望和欢迎学术界和产业界共同研究、探讨和争鸣。 现场采录：初见揉动式样机 “矿难是能够避免和根治的，要解决的主要问题在于通风和排水。揉动式流体机械的诞生将使矿难发生的概率从现有水平降低1—2个数量级。”这是该机械的发明人蒋子刚先生近期在北京巨匠科技有限公司举办的新产品样机演示中所讲的话。 蒋先生首先介绍说，这是世界上第一台揉动式通用流体机械，是纯粹演绎理论的创新成果。其设计的任何一部分，都是他根据方程式直接推算出来的。他说，所谓揉动是一种有别于往复式平动和圆周向转动的运动方式，其运动机构由牵连性公转和逆向惯性自转合成；所谓通用流体机械，是指同时具有功能和方向可逆性、流体物相通用性和运行参数无下界连续性三大特性的新型流体机械。通俗地说，这种机械既可作马达用，又能作水泵用，还能当压缩机、真空泵、二相流泵、二相流真空泵和高低压通风机使用，其运行参数在0至最大值间可连续改变，因而是一种一机多能、适应性极广的新机器。 记者看到，揉动式通用流体机械的样机很普通：机体呈长方形，大小有如家庭厨房中使用的小厨宝，其出入口通过法兰盘连接着两根茶杯粗细的管道。样机主轴上装有皮带传动装置，演示泵类功能时由内燃机驱动。 在演示水泵功能时，蒋先生告诉大家，传统水泵的参数是设定的，只能在很小的范围内变化。如超过设定范围，将或者不能工作，或者效率严重下降。而这台样机设计扬程是204米，在扬程降到很低时也能正常运转。现场演示结果证实了蒋先生所说。 样机还具有二相流泵的功能。蒋先生在演示前解释说，二相流泵是指气和水一起走的泵，并且气液比例能够任意变化。这一特征可用于矿山安全防护———来水排水，来气排气。而传统的泵不能适应二相流。演示时记者看到：出水管中流出了很急的水流。将该管子插到水中时，有一股气流喷涌为气泡溅冒，说明抽出的水中含有大量气体。 该样机的马达功能也非常灵敏。演示该功能时记者看到，接上普通自来水管后，流出的小小水流竟使该马达灵活地转动起来。有人试着用手制止皮带轮转动，感觉力矩很大。样机的马达功能令观看者普遍称奇。 现场演示项目还包括压缩机、真空泵、二相流真空泵、正压和负压通风机等功能，并用简易方法验证了泵方式和马达方式的压力自适应特性和流量与功率的线性调节特性。据蒋先生介绍，现场仪表测读到的数据与设计值达到3位数字吻合，与仪表精度表示的可信度相一致。 据介绍，这台揉动式通用流体机械样机的设计制造过程历时仅2个月，动用资金不到1万元，并且一次组装试车成功。 专家评说：揉动是一种很好的能量转换方式 蒋子刚发明的揉动式流体机械由样机的演示成功证明了其理论是正确的，但由于刚刚步入产业化实践，人们对他的理论和技术正确与否难免怀有种种疑问。该机械是否符合科学规律？在今后产业化中能否成功？带着许多问题，记者5月9日采访了在清华大学工程力学系任教几十年的著名热物理学家金德年教授。 发明是否符合科学规律？ 揉动式流体机械的发明是否符合科学规律？会不会是前几年发生的水变油等笑话重演？金教授回答说，由于现在社会上“发明”太多、太滥，很多人都大言不惭地说自己是发明家，所以一提到原始创新，人们会联想到几年前水变油等违背科学规律的所谓发明创新，人们的这种心情可以理解。具体到蒋子刚发明的揉动式流体机械，我认为是符合科学的。首先，该机械不是一个创造能量的机器，如果说它是创造能量的机器，那就违反了热力学第一定律，是反科学的，不能相信它。 第二，它不是一个在能量转换过程中效率大于1的机械，如果那样就违反了热力学第二定律，该定律表明：能量的转换是有方向性的，它的转换和利用是有极限的，超过这个极限是不可能的。而这两个最基本的科学规律蒋子刚都没有违反，所以不能说他发明的揉动式流体机械是不科学的。 揉动式流体机械的样机是蒋子刚用牛顿力学理论演绎出来的，样机看起来确实比已有的机械产生的效率高，为什么会有这样好的效果？金教授说，其实道理比较简单，它是在揉动之下传递能量和转化能量的，而揉动时所有工作介质的质点在能量转换过程里没有产生高速的运动，也就是说在揉动腔里，每一个质点都在做低速运动，不会产生高速摩擦、高速滞止这类能量的消耗，因此损失量很小，能量转换的效果自然比较高。 金教授还说，蒋子刚发明的揉动式流体机械属于原创性的发明，迄今为止，历史上所有的机器都不是采用这种运动方式。为什么别人没有想到这种方式？这是因为人的思维是有惯性的，不容易从根本上抛弃前人的模式。搞发明总是脱不开原有的思路，所以效率没有根本性的变化，而蒋子刚这个机械有根本性的变化。 如何估量产业化前景？ 据发明人介绍，揉动技术可用于内燃机、泵、马达、压缩机等多种机械上，适用于气相、液相及多相工质。但他本人还来不及进行这些机械的实践，人们凭何相信他的说法呢？金教授对此回答说，蒋子刚的揉动式流体机械是在由他首先提出的揉动力学基础上开发成功的，而揉动力学原理是通用的，理论上可用在上述各种机械上。但在具体应用中，各种机械自然会有各自不同的性能要求，而初步的实践表明，这些在技术上似乎并不难解决。现在，他的样机已验证了作为水泵、真空泵、压缩机及风力发电设备等试用是成功的，看来在解决矿井安全问题上也将会是非常有效的，它可把井下产生的瓦斯和透水及时排出来，为杜绝我国近年来频频发生的矿难事故提供了一条颇具希望的解决途径。当然，最终成功还有待于在产业化实践中加以验证。 发明者答疑：源于理论的创新最可靠 揉动力学理论史无前论，看起来有些怪异。记者带着许多问题现场采访了揉动式流体机械的发明人蒋子刚先生，他一一作了回答。 记者：发明揉动式通用流体机械的初衷是什么？ 蒋子刚：传统流体机械只有直线平动和转动两种运动方式，产生了效率不高、污染环境、不通用等问题，其共同的缺点是：运动线速度太高，内机械损耗和水力损耗因而过大。虽然中外科技人员在不断地进行改进，由于没有根本性的突破，改进的空间已越来越小。本人觉得，降低机构运动速度是突破流体机械技术瓶颈的关键，揉动运动方式和揉动力学理论的最初萌发，均源于“把速度降下来”的设想。 记者：说它是世界首台揉动式通用流体机械，有何根据？ 蒋子刚：揉动力学理论和揉动式流体机械是推导牛顿力学的结果。揉动力学包括机构运动学、机构动力学、流体动力学、可压缩流体热力学等内容，但这些学科中原来又都没有揉动的内容，因而是学科交叉后创新的特别成果。本人从牛顿、伯努利等方程出发，导出了80多个用于定量分析的方程，专利文档中发表了10个方程，名词术语定义占8页多。这在申请专利前就通过查阅国内外资料而认定为史无前论的创造了。依据这种原创性理论设计的机器，应该算得上是首台。 记者：有些专家在阅读了您的揉动力学理论后，认为虽然在理论上无懈可击，但实践中未必成功，因为以往的发明成果都要经过实验室—小试—中试—产业化的全过程，您如何看待这一说法？ 蒋子刚：发明创造有两种途径，一种是先从实践中摸索，反复试验，然后选优和归纳出技术方案；另一种是用理论指导创新。我认为后者才是捷径。揉动式流体机械样机设计制造一次成功，说明了源于理论的创新最可靠和消耗性过程最短的道理。揉动技术将在北京第八届科技博览会上展出，欢迎大家前往参观。 记者：揉动式流体机械有哪些特别之处？ 蒋子刚：揉动式流体机械基于创新的揉动变容运动。其功能运动与机构质点运动相分离的特点，使得实际的运动速度降低了一个数量级，从而产生了机构摩擦损耗、水力损耗和可压缩流体热力损耗特性的数量级优势。这种新式流体机械最特别之处还在于能实现任何一种流体机械的功能，并且运行参数可变。较之现有技术，其工作效率大幅度提高，而制造成本的降低幅度则可能超过50%。 记者：揉动式流体机械应用前景如何？ 蒋子刚：揉动式流体机械技术适合于内燃机、泵、压缩机、马达、传动、空调制冷、流体计量和控制等领域应用。揉动机构的速度、动量矩、损耗率较同比转子降低90—99%，由此产生了优良的运行特性，因而具有巨大的技术经济优势。申请专利后短短三个多月，我们完成了多种揉动式流体机械的应用设计。其中，“揉动式高适应性风力发电系统”和“揉动式二相流热泵压缩机”已经分别签约许可深圳和湖南的企业实施。被称为“七级浮屠工程”的“瓦斯、透水、冒顶类矿难事故防治系统”是揉动技术的一项特别应用，其设计目标是根治矿难。依据论证，该系统可以实现井下无电源一体化通风排水，在对付u型、δ型压力瓦斯喷发及透水事故方面具有理论上的完备性。该系统已完成方案设计，正处于具体技术设计阶段，并于日前与山西的一家企业签订了实施许可合同。