“滑動軸承和大型轉(zhuǎn)子的設(shè)計分析是學(xué)校的傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科，實驗室前輩們在該領(lǐng)域作出了杰出貢獻(xiàn)，我希望能夠從前輩手中接過接力棒，并通過開發(fā)先進(jìn)的轉(zhuǎn)子軸承工業(yè)軟件將該領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揚(yáng)光大，實現(xiàn)學(xué)術(shù)的傳承與發(fā)展。”西安交通大學(xué)現(xiàn)代設(shè)計及轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)教育部重點實驗室特聘研究員裴世源在接受采訪時表示。

裴世源主要從事工業(yè)軟件、軸承潤滑與轉(zhuǎn)子動力學(xué)、高效數(shù)值算法等方面的研究，他領(lǐng)銜開發(fā)了完全具有自主知識產(chǎn)權(quán)的滑動軸承分析軟件DLAP、滾動軸承分析軟件RoBAS、轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析軟件RotorStuio。目前，軟件平臺在中船、航發(fā)、中冶、中廣核、東電、哈電、上電、瓦軸、洛軸、哈軸、沈鼓、杭齒等多個領(lǐng)域30多家行業(yè)龍頭院所得到廣泛應(yīng)用，其中在風(fēng)電滑動軸承領(lǐng)域在國內(nèi)占據(jù)70%以上的市場份額，同時DLAP軟件也獲得全球某最大規(guī)模軸承集團(tuán)的采購，實現(xiàn)了國產(chǎn)工業(yè)CAE軟件的出口。

談到自己研發(fā)的軟件，裴世源說：“這并非我個人的功勞，而是實驗室前輩深厚研究基礎(chǔ)、團(tuán)隊共同努力和工業(yè)界不斷反饋的結(jié)果。”

科研——“把復(fù)雜的事情變簡單”

軸承的發(fā)展水平代表或制約著一個國家機(jī)械工業(yè)和其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平。軸承是重大裝備的核心零部件，是機(jī)械裝備的“關(guān)節(jié)”，如何設(shè)計轉(zhuǎn)子和軸承直接影響到重大裝備的整體性能。

“轉(zhuǎn)子和軸承CAE分析軟件是工業(yè)軟件的一個高度專業(yè)化的細(xì)分領(lǐng)域，主要用于模擬和預(yù)測旋轉(zhuǎn)機(jī)械在各種工況下的動力學(xué)行為，以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子和軸承系統(tǒng)的長壽命和高可靠性設(shè)計，其在能源、化工、艦船、航空、航天等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用?！迸崾涝凑f，“2007年我有幸?guī)煆男烊A教授從事該領(lǐng)域的研究，當(dāng)時調(diào)研發(fā)現(xiàn)我國工業(yè)界普遍使用國外的轉(zhuǎn)子和軸承分析軟件，暗下決心要自己開發(fā)一款軟件，跟他們比一比。后在洪軍教授的大力支持下，于2016年終于完成了第一版DLAP軟件的開發(fā)。然而，在初期由于軟件特色功能不足，企業(yè)用戶非常少，自己一度也非?；倚摹：髞?，在團(tuán)隊持續(xù)鼓勵和企業(yè)課題的支持下，逐步迭代升級，并具備了雙向流固耦合、動載計算、磨損與修形分析等特色功能，2021年開始用戶規(guī)模逐漸增加，特別是在風(fēng)電重載滑動領(lǐng)域占據(jù)了一半以上的市場份額，在工業(yè)界逐漸形成了一些積極反饋與影響，在此特別感謝合作企業(yè)和團(tuán)隊的長期支持！”

經(jīng)過多年發(fā)展，對比國際同類軟件，RotorStudio軟件平臺已經(jīng)具有一些特色和領(lǐng)先的功能。例如，國外軸承軟件普遍采用剛性假設(shè)，無法考慮彈性變形的影響，而通用的CSD或CFD軟件（如ANSYS、Fluent）在進(jìn)行雙向流固耦合計算時，收斂性差且效率低下；相比之下，RotorStudio軟件可以實現(xiàn)雙向流固熱多場耦合分析，能夠考慮軸承材料、軸瓦邊界和軸承厚度等因素對軸承性能的影響。對于工況條件，同類軟件通常只能計算穩(wěn)態(tài)工況下的潤滑性能，無法分析動載工況下軸承潤滑性能的演化規(guī)律，而RotorStudio軟件包含瞬態(tài)計算功能，能夠準(zhǔn)確模擬沖擊、搖擺、地震等動態(tài)載荷下的軸承運(yùn)行狀態(tài)。在混合潤滑與磨損方面，目前同類軸承軟件通常不具備混合潤滑計算功能，無法計算接觸與磨損，而RotorStudio軟件則可以考慮接觸區(qū)域的壓力分布、表面形貌和材料特性等多個因素，模擬潤滑油膜和接觸區(qū)域的潤滑狀態(tài)隨時間的演化過程。此外，DLAP軟件能夠計算和分析各類常見的動壓潤滑、靜壓潤滑和動靜壓潤滑的徑向和推力軸承的潤滑性能。它還可以計算啟停高壓頂起情況下動壓和靜壓同時工作時的潤滑性能，提供高頂流量與浮起高度之間的關(guān)系，并預(yù)測高壓油槽結(jié)構(gòu)設(shè)計對潤滑性能的影響規(guī)律。

“轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的工作狀態(tài)與幾何、工況、潤滑油、材料等很多參數(shù)都有關(guān)系，要設(shè)計出高可靠性、高穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，軟件就要幫助設(shè)計人員盡快確定設(shè)計的主要矛盾和關(guān)鍵參數(shù)，并確定改進(jìn)方向，讓軟件能最大限度地為設(shè)計人員減少工作量?！迸崾涝凑f。

傳承——“‘傳幫帶’是實驗室的傳統(tǒng)”

作為我國唯一面向軸承轉(zhuǎn)子技術(shù)研究的教育部首批重點科研機(jī)構(gòu)，現(xiàn)代設(shè)計及轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)教育部實驗室是我國大型滑動軸承自主化技術(shù)的發(fā)源地，60多年來實驗室涌現(xiàn)了一大批軸承轉(zhuǎn)子領(lǐng)域的杰出人才，如謝友柏院士、嚴(yán)新平院士、梅雪松教授、洪軍教授等，廣泛活躍在我國軸承前沿技術(shù)研發(fā)制造、工程應(yīng)用以及人才培養(yǎng)的第一戰(zhàn)線。

“西安交大在轉(zhuǎn)子軸承領(lǐng)域有深厚的研發(fā)傳統(tǒng)和歷史積累，實驗室的‘三駕馬車’謝友柏院士、朱均教授、丘大謀教授等從二十世紀(jì)五六十年代就致力該領(lǐng)域研究，解決了大量的工程急需，做出了很多個在本領(lǐng)域的‘第一’，例如在世界上第一次發(fā)現(xiàn)了可傾瓦軸承非天然穩(wěn)定的本質(zhì)，編寫了國內(nèi)第一個滑動軸承部頒標(biāo)準(zhǔn)，在國內(nèi)第一次實現(xiàn)滑動軸承動特性系數(shù)的測量等等，實驗室在國內(nèi)外都具有很強(qiáng)的影響力，老一輩長期的研究積累為實驗室的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)和良好的業(yè)界口碑，能在這樣有歷史沉淀的實驗室學(xué)習(xí)和工作我一直深感榮幸。”裴世源說。

“我是一個熱愛編程的人，享受將方程和想法轉(zhuǎn)化為代碼的過程，平時花了大量的時間在寫程序上，作為一個機(jī)械科研人員，這看起來多多少少有點‘不務(wù)正業(yè)’，因為寫程序編軟件，并不能直接轉(zhuǎn)化為論文和專利等‘考核指標(biāo)’，工作初期遇到了諸多不順。幸運(yùn)的是，在困難時刻遇到了洪軍教授，并得到了特別多的支持與鼓勵。他強(qiáng)調(diào)‘沒有先進(jìn)的設(shè)計支撐，就沒有先進(jìn)的制造業(yè)，年輕人，就要敢想、敢沖、敢干！’；同時，隨著學(xué)?！扑奈ā叩耐七M(jìn)以及對工業(yè)軟件的重視，我也獲得了更廣闊的發(fā)展空間，我希望能夠通過工業(yè)軟件這一載體，將實驗室老一輩的研究精神傳承下去，為重大裝備的轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的研發(fā)和國產(chǎn)工業(yè)軟件的發(fā)展做一點自己的貢獻(xiàn)?！?/p>

近年來，裴世源作為負(fù)責(zé)人，基于所開發(fā)的轉(zhuǎn)子和軸承軟件平臺，主持完成了大量重大工程和重點型號轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的設(shè)計、分析、排故和研發(fā)工作，其中包括華龍一號發(fā)電機(jī)、第四代快堆鈉泵、某在役核主泵、某航空發(fā)動機(jī)燃油泵、某超臨界二氧化碳壓縮機(jī)等。他主持縱向和橫向課題40余項，主持項目合同額超過3000萬元，主編《機(jī)械設(shè)計手冊-滑動軸承篇》，主持制定國家標(biāo)準(zhǔn)7項，發(fā)表論文30余篇，獲批發(fā)明專利20余項，注冊軟件著作權(quán)10余項，累計培訓(xùn)企業(yè)人員超過500人次。

發(fā)展——“創(chuàng)新與實用不能‘分家’”

只有將科技創(chuàng)新結(jié)合實際，將先進(jìn)設(shè)計理念結(jié)合傳統(tǒng)經(jīng)驗知識，才能最終實現(xiàn)科技進(jìn)步?！皬念^開發(fā)一款工業(yè)軟件比較困難，這需要在相關(guān)領(lǐng)域長期的研究積累，需要數(shù)學(xué)、機(jī)械、軟件、經(jīng)驗等跨學(xué)科的交叉融合，然而，更困難的是得到企業(yè)的真正使用與肯定，這需要校企的反復(fù)溝通與不斷迭代。”裴世源說，“科研工作者要有‘用戶思維’，在算法設(shè)計和前后處理開發(fā)時，都要充分考慮各種可能的輸入和邊界條件，確保軟件的通用性、容錯性和易用性。此外，也得站在更高維度上去思考行業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢?！?/p>

在實際工業(yè)場景中，例如汽車制造、船舶制造等，人們獲得了訣竅、技能、經(jīng)驗，通過程序化、算法化、模型化等手段，封裝成了工業(yè)軟件，工業(yè)軟件能控制生產(chǎn)設(shè)備、優(yōu)化制造和管理流程，提高生產(chǎn)率，是現(xiàn)代工業(yè)的“靈魂”。2020年全球工業(yè)軟件市場規(guī)模為4358億美元，2012—2020年全球工業(yè)軟件市場規(guī)模復(fù)合增速為5%。國內(nèi)2020年工業(yè)軟件市場規(guī)模為286億美元，僅占全球規(guī)模的6%，但2012- 2020年國內(nèi)工業(yè)軟件市場規(guī)模復(fù)合增速高達(dá)12%，大幅高于全球水平，發(fā)展迅速。根據(jù)世界銀行數(shù)據(jù)，中國2020年制造業(yè)增加值占全球比重為28.61%，2011-2020連續(xù)十年保持世界第一制造大國地位，相比于同期工業(yè)軟件規(guī)模全球比重僅有6%，工業(yè)軟件有廣闊的發(fā)展空間。

西安交通大學(xué)副校長、現(xiàn)代設(shè)計及轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)教育部重點實驗室主任洪軍教授說：“設(shè)計是制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，中國要從制造大國走向制造強(qiáng)國，設(shè)計要先行，創(chuàng)新設(shè)計是高端裝備制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是促進(jìn)我國從制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的必由之路。西安交大對年輕學(xué)者的支持是多方面的，希望他們在實現(xiàn)自我價值的同時，還能為社會培養(yǎng)更多優(yōu)秀的人才?！?/p>

談到未來發(fā)展，裴世源說：“基于實驗室前輩們數(shù)十年的研究基礎(chǔ)，團(tuán)隊在轉(zhuǎn)子和軸承仿真分析軟件方面取得一些進(jìn)展和突破，初步形成了一些用戶群體，但在系統(tǒng)級仿真、用戶規(guī)模等方面與國外同類軟件還存在明顯差距。為了實現(xiàn)加快追趕，構(gòu)建有特色、有國際影響力、有國際先進(jìn)水平的轉(zhuǎn)子軸承仿真分析軟件平臺，希望能有更多對工業(yè)軟件感興趣的青年和學(xué)生加入研究團(tuán)隊，共同推動我國工業(yè)軟件的發(fā)展。”

（李莉：西安交通大學(xué)黨委宣傳部）