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清华附中高1910班圆满完成清华大学“燃烧为人类服务”主题社会实践活动

  1月15日,清华附中高1910班学生赴清华大学燃烧能源中心开展“燃烧为人类服务”主题参观学习、学术研究、实验考察的社会实践活动。清华大学燃烧能源中心焦汉玮老师、田辉等博士研究生,高1910班家委会代表俞源圻、钱铭阳、姬周原等同学的家长,10班学生共50多人参加本次活动。


同学们在清华大学李兆基大楼燃烧能源中心门前合影

  同学们在一楼大厅听取燃烧能源中心田辉博士介绍研究中心概况,了解研究方向、研究成果等,对燃烧与生产生活的关系有了更加深入的认识。


同学们在一楼大厅聆听燃烧能源中心田辉博士活动整体介绍

  整体介绍后,同学们分组依次进入六个实验室参观实验设备、观看教学视频、聆听实验介绍、观察实验操作、了解实验成果等。
  在双腔定压燃烧实验室,同学们研究在高压条件下(设计压力为层流下50个大气压,湍流下40个大气压)的不同燃料(氢气、气体碳氢燃料、氨气等)的燃烧特性。实验设备为双腔定压燃烧弹,通过双腔体密闭容器设计,实现燃烧时的定压过程。观察手段为纹影系统和PIV、PLIF激光器,实验成果有助于航空发动机的燃烧基础研究。


同学们仔细观摩双腔定压燃烧弹设备和纹影系统和PIV、PLIF激光器

  在教学实验室,同学们细致观察了水槽中红蓝两色的染料随着水流流过圆柱,在圆柱后面发现有周期性的涡结构,这就是卡门涡街。1912年美国物理学家卡门最先研究了这一现象,所以这种现象被称卡门涡街。卡门涡街不仅会在圆柱体后出现,也可能会在其他形状的物体后形成,如可在高层大楼、电视发射塔、烟囱等建筑物后形成,这些建筑物受风作用而引起的振动倒塌往往也可能与卡门涡街有关。所以,在设计高层建筑物时,往往会进行计算和风洞模型测试,以避免因卡门涡街导致建筑物被破坏。


同学们细致观察周期性的涡结构、震惊于卡门涡街可能造成的巨大破坏

  同学们还通过三棱镜来进行分光实验,证实太阳光是复色光。除了三棱镜可以实现分光,还使用了光栅进行分光,这种反射式光栅常用于光谱仪中。通过光谱仪分解出真实火焰的光谱,通过特定的谱线特征可以得到燃烧温度和燃烧产物的浓度。


同学们认真观摩乙炔燃烧光谱实验

  在湍流传热实验室,同学们主要进行湍流热对流系统的基础研究。热对流现象是由冷热流体的密度差驱动的流动现象,广泛存在于自然界中。利用三维粒子追踪技术(PTV)、粒子图像测试法(PIV)等手段研究流场的特性及其对系统整体响应的影响;


同学们提出很多粒子追踪、粒子图像测试问题

  同学们在多相流实验室主要进行多相流的基础研究,包括液体的相变以及液液,液气,液固之间的相互耦合问题。主要利用高速摄影,流变仪,动态光散射方法和纳米颗粒跟踪分析法进行研究,同学们积极地回答学姐的问题,广博的见闻引起学姐像遇到知音般地共鸣、饶有兴趣地介绍液体相变的基础知识。


同学们积极回答问题

  在湍流颗粒运输实验室,同学们主要通过研究一个气泡的放气过程来测量气泡的表面张力系数。对于气泡的放气过程,气泡中所有的空气均从一个长细的毛细管中流出,因此气泡的体积变化率等于毛细管的流量。气泡的体积变化率与表面张力有关,因此通过用相机拍摄气泡的放气过程,再加上毛细管的参数,就可以测量表面张力。当同学们了解到学姐为了研究气泡表面张力系数,多次试验各种参数,在博士四年生涯里吹了2000多次泡泡,同学们不禁被清华人勤于实践的精神所感动。


同学们积极提问并赞叹清华人科学、严谨、勤奋的实践精神

  这次活动同学们了解了燃烧相关的专业知识、感受到燃烧为人类服务的意义,加深了对基础科学研究领域的理解,拓宽了学科领域的视野,激发了对新能源研究的探索兴趣。很多同学表示从讲解的老师、学长、学姐们身上学到了清华人严谨、勤奋的科学研究精神,收获甚多、受益匪浅,这对自己选科、选专业等未来学习生涯规划有很大帮助。


活动结束后同学们积极记录自己在本次活动中的收获和心得体会

附高1910班学生感想:
燃烧是多门学科的融合、涉及物理、化学等领域的知识,今天的参观拓宽了我们的思维,认识到了分析问题应该多方位、多角度思考,探究问题应该严谨,用实验数据说话。
——俞源圻


了解了丰富的科学知识,参观了前沿的科学设备,感受了创新的研究氛围,从老师与博士生的讲解中学到了许多宝贵的研究精神、更激起了我对前沿科技的探索兴趣。——杨凡凯
 
通过参加这次活动,我对燃料和能源有了更深入的了解,也对科研工作者的实干精神有了深刻的理解。——姚启航
 
有助于培养科学思维、实验思路,了解如何测量表面张力,了解航空发动机燃烧原理,知道如何通过光谱谱线特征得到燃烧温度和燃烧产物浓度。——杨丽鸿
 
聆听燃烧中心的介绍,了解了燃烧相关的专业知识、感受到燃烧实验魅力以及为人类服务的意义,加深了对基础科学研究领域的理解,拓宽了多个交叉学科领域的视野,激发了我对新能源研究的探索兴趣,从讲解的老师、学长、学姐们身上学到了清华人严谨、勤奋的科学研究精神。——许骞楠
 


来源:高19级年级组
图文:许骞楠 俞源圻
图:高1910班学生家长
审核:白雪峰 党胜军 杨瑞
编辑:行政管理中心

 
 

时间:2020-01-15 21:37
作者:清华附中