2010 年博士毕业留所工作已有十年，想 一想有没有什么研究体会和经验，值得分享 给所里的研究生、年轻的研究人员呢？

　　我觉得最重要的一点是对同事、同行、 学生要真心合作、交流、分享，研究过程注 重摆事实、讲道理， 敢于辩论；学会提出问题， 多斟酌所提的问题是不是国家重大需求，是 不是力学学科前沿；学会提出反映本质的问 题， 时常总结， 这样在探索规律时少走弯路， 容易得到明晰的答案。

　　我很注重量纲分析的运用，量纲分析可 以说是冯 ·卡门等应用力学学派的“看家” 本领。虽然量纲分析的基本定理只有一个 π 定理，但要灵活运用不容易，怎么才能用好 量纲分析呢？我的老师郑哲敏先生说过一句 话：“我无时无刻不在用量纲分析思考问题”。 对物理的认识越透彻，越能找出反映该问题本质的合宜的固有单位，去比较度量其它物 理量，形成正确的无量纲因果关系，也即科 学研究所追求的相似律。我在博士阶段有幸 多次运用量纲分析，比如发现了含相变热传 导的多界面移动的自相似规律，从 2016 年 起承担了《量纲分析》课程的教学工作，也 促进了在研究工作中的运用。

　　这里我分享一下 2019 年利用量纲分析 指导学生做研究的一个例子：垂直管道中含 相变的气液固多相流问题非常复杂，我的学 生对问题进行了量纲分析，为了简化大胆地 将得到的其中两个无量纲准数 - 雷诺数与阿 基米德数，直接组合成单个新的无量纲数， 据此分析的结果与实验对比效果还不错，而 且发现了对工程非常关键的多相输送的平衡 高度。然而，这种组合不符合逻辑推理，缺 乏物理机制，或许是熟能生巧，一个灵感想 到《量纲分析》课程的一道习题——求解小 球在水中自由下落的最终速度和粘性阻力的 问题，虽比我们的问题简单，但机制上有些 相似，即重力、浮力与粘性力存在一个平衡 条件， 做量纲分析时不能将三者独立， 因此， 学生的大胆组合有了理论依据，帮助我们对 物理机制的认识更加透彻。这样的过程也让 我们体验到了老前辈大胆猜测、小心求证的 认知乐趣。

　　我非常重视实验，对实验过程总是充满 好奇心。在相似分析的基础上进行实验设备 研制、实验设计与模型实验是非常重要的科学实践活动。很多力学新现象的发现来源于 实验，实验的设计往往遵循从一维、二维到 三维，从理想均匀到非均匀，从单效应到多 效应等从简入繁的过程，这样有益于深入认 识问题的物理实质。这里我分享一个自己做 实验研究的经历：我原想通过封闭体系一维 和平面实验测量水合物分解的含相变热传导 演化的数据，却发现随着含相变热传导范围 的扩展，水合物分解的高压气体突破上部土 层，形成了类似火山喷发的气液固三相流现 象，郑哲敏先生看到这个现象非常兴奋，后 经反复实验证实并非偶然， 涉及相变、传热、 渗流、地层破坏、气液固多相流的多效应与 多时间尺度的力学问题，同时认识到这类灾 害对水合物开发工程构成严重威胁。该研究 成果已应用于我国南海两次水合物试采工程 相关安全保障， 也可解释 2017 年《Science》 杂 志报道 的 巴伦 支海海底数 以万计 的 几 十~几百米深“天坑”现象的一些几何、力 学特征。这样的研究工作得到了基金委、产 业部门的长期持续支持。

　　我保持着与产业部门的沟通交流。熟 悉他们的语言并科普我们研究中所运用的语 言，掌握工程真正迫切的需求，明确涉及的 关键技术和科学问题，向工程师提出我们研 究需要的基础数据、工程条件等，有条件的 情况下，到工程现场了解工艺流程，获取一 些样品及基本力学参数；邀请工程师走进实 验室，让他们从头到尾观摩实验，甚至亲自 动手操作，希望他们结合工程实践的关键环 节对实验设备、流程、样品制备等提出适宜 的建议。我们的研究工作要在理论、方法上 有新的突破和自己的特色，也要考虑到给出工程实用的判据、软件、设备等，解决工程 师的燃眉之急。

　　我的研究工作有阶段性、层次性。博士 阶段在导师的指导下提问题、建模、找到相 似律，从而解决问题；工作之后的前五年， 独立提出了新的问题，申请到了国家自然科 学基金青年项目 - 水合物热分解引起地层分 层的实验室研究，也是毕业后第一项独立工 作，获得的理论模型与实验相符，预测结果 能为工程采纳， 令人兴奋， 信心增加；近五年， 探究问题之间的相似性，注重多尺度、多效 应过程的力学问题， 比如申请到了面上项目， 研究水合物分解引起的地层破坏及气液固多 相喷发问题，并推广至管道中多相流研究， 研究天然气水合物的新概念开采方法以及深 海资源开采相关的新装备、新技术等；将来， 也希望加强力学学科的基础研究，比如力学 与生命科学、环境科学等的结合，希望力学 为解决人类生命健康、保护地球家园环境做 一点点贡献。

　　我的水平有限，不足之处希望多多批评 指正。若有一点点体会、经验、建议能够与 读者产生共鸣， 更希望大家一起为力学学科、 力学所以及国家经济社会的发展贡献一些力 量。

　　

　　张旭辉，副研究员，博士 生导师，国科大岗位教授，中 科院青年创新促进会会员。主 要学术方向：海洋土力学；含 相变渗流力学；含相变多相流 体力学。