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流体力学家、力学教育家——康振黄

 

君楷 樊瑜波

     

   康振黄,流体力学家、力学教育家,长期从事空气动力学、流体力学、生物力学的研究和教学工作,提出了双叶翼型人工机械心研设计理论.为推动我国生物力学和人工心脏产业的发展作出了贡献。

 

  康振黄,192061日出生于山西省五台县一个医生家庭。少年就学于太原平民中学。他的青年时代,正值日本侵略军大肆侵略中国、祖国大好河山惨遭践踏的时期,特别是那时敌机的狂轰烂炸使他的心灵受到了强烈的震动,他立志献身于振兴中华的航审事业。1938年,他考入中央大学航空工程系。1942年大学毕业后,先后担任中央大学助教、重庆大学机械系讲师。这期间,他针对当时飞机经常由于颤振而发生事故的情况,进行了飞机翼面的飘动研究,并在1947年的中国工程师年会上发表了这一成果。从此,他初露才华,引起了航空界的重视。

  1947年,他卖掉了在太原的一所住宅作路费,赴美国纽约大学攻读。

  在美国,康振黄发奋读书,如饥似渴、兼收并蓄地学习国外先进科学技术。19493月,他获得了航空工程硕士学位。康振黄身在异域,心系祖国。就在这一年,他婉言拒绝了一些朋友的挽留,于当年回到了祖国。

  中华人民共和国成立后,他先后被聘为重庆大学机械系副教授,重庆西南工业专科学校教授、航空科主任,四川大学工学院教授、院长,成都工学院教授、副教务长等职。这期间,他全身心地投入高等学校的航空教育事业,从事流体力学、空气动力学、飞行力学等方面的教学工作,并积极进行教材的编、译工作。尽管在反右斗争中他受到了不公正的待遇,一家8口人挤在不到30平方米的2间小屋里,工作条件极差,但他—直坚持工作。1959年,他出版了译著《火箭飞行的数学原理》。

  19601230日,他满怀深情地向党组织倾诉了自己的心愿,郑重地写了入党申请书:“往者已矣,来日可追。在为党的事业而奋斗中,我重新估价自己生命的意义,重新确定自己人生的任务,重新开拓新的生活……”他的这个愿望尽管直到25年后的19851月才得以实现,但他始终按照—个共产党员的标准来严格要求自己。

  1969年下半年,康振黄被下放到成都科学仪器厂工作。他同厂里的工人、干部们一起,运用流体力学知识,提出了精密天平空气阻尼器的设计理论和计算公式,至今仍为该厂在天平设计中所应用。

  回到学校后,因这时的成都工学院巳无航空专业,他不得不放弃早年从事的空气动力学的研究和教学,转向工程流体力学,特别是流体力学和自动控制技术相结合的研究工作。他每天蹬自行车来回两个多小时,去成都机车车辆厂进行内燃机车调速器的设计制造;后来到华北任丘油田进行研制涡轮转速传感器,用于油井钻杆和泥浆泵的速度检测试验;他还到过四川的不少县城,指导和参加为农业服务的流控步进式全射流喷头的研制工作。此后,他又和同事们一道为成都印染厂纺织品印染工艺解决烧毛机火口研制问题作出了贡献。该项目由于节能效果显著,获国家发明三等奖。在建立流控流体力学这门新的分支学科方面,他做了开拓性工作,并组织建立了中国自动化学会检测元件委员会流控技术学组。

  1979年以来,他转入了生物力学和生物医学工程学的研究和教学工作。十多年来,康振黄在生物力学领域中辛勤耕耘,作出了富有创造性的贡献,已成为我国生物力学界公认的学术带头人之一和国际生物力学界的知名学者。在他的倡导下,我国生物力学得到了蓬勃发展。

  康振黄在心瓣流体力学的研究方面作出了突出的成绩。他带领的学科梯队在天然心瓣关闭机理、人工心瓣流体力学以及双叶翼型人工机械心瓣的设计理论等领域进行了创造性的研究,已具有国际先进水平。

  康振黄不仅在科学研究和教书育人方面作出了贡献,而且还满腔热情地担任了许多社会领导工作。他先后担任成都科技大学副校长,四川省副省长,中国首届生物力学专业委员会主任,世界生物力学委员会委员,全国人民代表大会代表,四川省人大常委会副主任兼教科文卫委员会主任,四川省科技领导小组副组长,四川省科学技术协会主席,中国民主同盟中央委员会副主席、民盟四川省委员会主任委员,国务院学位委员会委员,中国生物医学工程学会副理事长,四川省生物医学工程学会名誉理事长,中国力学学会理事及四川省力学学会理事长等职。还担任了《大自然探索》、《生物医学工程丛书》的主编。

 

致力于生物力学和生物医学工程学的发展

 

  生物医学工程是一门新兴的综合性学科。它是近代工程科学、物理科学与生命科学交织形成的新的学科领域。1979年美国国家科学顾问、伦塞勒多科性工学院生物力学实验室主任毛昭宪教授率领美国第一个生物医学工程代表团来到中国,通过学术交流、访问,对北京、广州、成都等地生物医学工程的发展起了一定的作用。翌年,康振黄应邀参加了美国戈登生物工程与矫形科学的学术讨论会,使他开阔了视野,获得了有关生物医学工程的最新信息,萌发了应用近代工程科学和物理科学来解决医学和生物学问题的强烈愿望。

  康振黄与华西医科大学医学教授吴和光携手倡导和推动生物医学工程、生物力学的研究。面对没钱、没人、没设备的重重困难,他和几位教师一起,废寝忘食地开始了研究工作。—方面,他四处奔走,寻求四川省科委、成都科技大学等有关部门对这门新兴学科的支持,广邀有关大专院校的理、工、医学工作者们为这门学科的发展献计献策;另一方面,他扎扎实实地投身于生物力学的研究。

  1979年起,在不到10年的时间里,在康振黄的带领下,成都科技大学建立起相当规模的生物力学实验研究室,培养出一支有较高学术水平的科研队伍,开设了有关生物流体力学、生物固体力学、运动生物力学以及生物信息与控制等多方面的研究课题,并形成了三个有特色的稳定的研究方向:心血管系统血流动力学及心血管系统人工器官;骨、软组织和牙的生物力学及临床应用;生物系统及力学模拟系统的信息、控制与数据处理,承担了15项国家和省的重点研究项目,完成了一批在国内外有影响的科学论文和成果,先后15次在国际学术会议上宣读沦文,成都科技大学医用高分子材料、医用热解碳材料、人工器官等许多新兴的生物医学工程分支学科迅速发展起来,并与华西医科大学等单位建立了长期稳定的合作关系。康振黄和吴和光—道广泛联络四川省各大学、研究所,组织成立了四川省生物医学工程学会,创办了《生物医学工程学》杂志,联合有关企业创立了科研—生产—经营型联合体—一四川生物医学工程研究与开发中心。由于康振黄在生物力学领域所作的富有创造性的研究工作,以及他在我国这一学科领域所起的促进作用,他已成为国内公认的生物力学学术带头人之一。1983年,他首任中国力学学会生物力学专业委员会主任委员,1985年被选为中国生物医学工程学会第二届常务理事,并任《中国生物医学工程学报》副主编。他是1985年中、日、美第二届生物力学国际会议和1991年第三届美、日、中生物力学国际会议的中国代表团团长和会议的中方主席。19854月,他被接受为欧洲生物力学学会会员,并被特邀参加19869月联邦德国召开的第五届欧洲生物力学会议,他在大会上作报告并担任执行主席。他在这次大会上作了《心血管流体动力学》的报告,首次提出心瓣流体动力学这个学科的构思和内容,受到了欧洲生物力学界的关注。19864月,美籍华人冯元桢教授两次致函康振黄,告知他作为杰出的生物力学学者被选为1990年世界生物力学大会指导委员会委员。

  正如现任生物力学专业委员会主任杨桂通在第三届全国生物力学学术会议论文集的前言中所写的:“中国生物力学的发展还应当感谢康振黄先生的卓越贡献,他成功地领导了第—届生物力学专业委员会,在他的领导下,生物力学专业委员会的工作蓬勃发展,在国内外学术界发挥了很好的作用,产生了很大的影响,使得我国在国际生物力学的一些学科领域中有了自己的一席之地,这是众所瞩目的。”

 

开拓心瓣流体动力学的研究 发展中国自己的人工心瓣

 

  人体的心脏内有4个精巧的元件一—心脏瓣膜,它们是只允许血液向前流动而阻止血液倒流的“阀门”,使心脏起到心血管系统的血泵作用。但是,当它们由于某种原因发生病变,出现关闭不全或狭窄时,就会影响整个心脏的功能和效率,构成瓣膜性心脏病。世界上每年患此病的人数高达数百万人,因此研究心瓣的力学特性和运动规律具有重要的临床意义和科学意义,特别是近二三十年来,人工心脏瓣膜的问世为挽救严重瓣膜病患者的生命发挥了巨大作用。因此围绕人工心瓣流体动力学的研究已成为心瓣流体力学研究中一个极为活跃的研究领域。

  1979年,当康振黄和同事们刚开始向生物力学进军时,就确定了以心血管系统血流动力学,特别是心瓣流体动力学为主要研究方向。

  关于天然心瓣关闭机理的研究,始于本世纪70年代末。国际上—些生物力学家和生理学家曾先后提出了六七种理论,如涡流理沦。逆向压力梯度理论等,目前尚有较多争议,而且没有—种理论能完满地解释心瓣关闭运动的全过程。康振黄认为,在心瓣关闭机制中,不可能是单一因素起作用,他和助手们经过研究,提出了一种综合因素的新理论,与模拟实验结果十分相符,与上述两种理论的有效区域对比也相当一致。1984年,在国际应用力学与生物力学前沿问题学术讨论会上,这一工作受到了国内外学者的重视。

  在人工心瓣没计理论方面,1983年,康振黄及其同事们提出了一种新的机械人工心瓣—一双叶翼型瓣的设计理论,指出用机翼绕流理沦来设计机械瓣,可得到更好的血流动力学特性。19835月,在武汉召开的中、日、美第一次生物力学国际学术讨论会上,康振黄报告了这一理论成果及其定常流、脉动流试验结果。这篇报告当即受到冯元桢、毛昭宪等外国专家的好评。冯元桢教授称之谓:“这是一篇很漂亮的论文……把机翼理论引入心瓣设计,是很有创见的学术思想。”同年7月,他应邀在国际血液灌注与人工器官学术会议上宣读了论文《人工心脏双叶翼型机械瓣膜设计理论研究》,进—步阐述了这一理论,引起了很大反响。一些外国专家认为:“中国在这个领域虽起步较晚,但发展迅速,已接近国际水平。”

  围绕着人工心瓣流体动力学的研究,康振黄及其助手们还开展了对血液循环系统模拟理论和模拟实验的研究。1984年,提出了血液循环系统的一种“分布-分段集中三参数四单元模型”及一套较完整的设计理论和方法,在19845月济南召开的全国第二届生物医学工程学术年会上宣读了论文《脉动流模拟血液循环系统的设计理论与应用》。现已根据这种理论研制出仿真度很高的、性能优良的人工心瓣脉动流模拟装置及肺循环系统模拟实验装置。

  1991年,康振黄出版了关于心瓣流体力学的第一部体系化专著《心瓣流体力学》,在国内外首次提出了建立心瓣流体动力学的体系框架。同年10月,他应波兰科学院邀请前往华沙讲授这门学科。

  康振黄及其助手们不仅把精力放在心瓣流体动力学的理沦研究方面,而且还开展了人工心瓣的设计、研制及临床应用工作。他们根据自己的双叶翼型机械瓣设计理论和有铰薄翼理论,联合成都科技大学、华西医科大学组成了跨校,跨学科的联合研制组,成功地研制出具有先进的血流动力学特性的新型人工机械心瓣一—双叶翼型人工机械心瓣,并已用于临床试验,为发展我国自己的人工心瓣作出了贡献。与此同时,康振黄及其助手们还对生物心瓣的流体动力学理论、材料性能研究及四川牦牛心包生物心瓣的研制作出了成绩。

 

教书育人 桃李满园

 

  “为四化培养人才是我们教师的天职。”康振黄常常这样说。

  康振黄自年轻时就活跃在教书育人的讲台上,中华人民共和国成立后,他到过很多学校任教,并利用业余时间,翻译撰写了大量的外文资料和教材。

  1980年,他担任成都科技大学副校长后,仍然坚持教学第一线的工作;1983年底,担任副省长后,他仍留任成都科技大学力学研究所所长职务,坚持利用业余时间指导研究生。白天他在省政府上班,晚上,研究生们常轮流向他求教。他说:“带好研究生,是一个非常重要的事情,中国的事业得靠这些年轻人来继承。因此,凡我知道的知识都及时传授给他们,不知道的,就引导他们学习,让他们迅速成长。”康振黄不仅教给学生们知识和技能,而且更加注重培养他们的学风。他常常告诉学生,学风最重要的有三点:—是要有踏实精神;二是要有创造;三是要有坚韧的毅力。只有这样,才有可能为科学事业作出贡献。

  在教书育人的工作中,他言传身教,以自己严谨、踏实的工作作风和一个共产党员高尚的道德情操来培养接班人。他乐意把一切新观点、新经验无私地奉献给学生和同事们,每次出国归来都把各种资料、书籍全部交给教研室、实验室,从不据为已有。

康振黄心里装的只有国家和事业。他当副省长后,省政府分了—套住房给他,使用面积比他在学校的住房大近一倍,设施也好得多,但他坚持不要,因为住在学校搞科研更方便。在生活上他更是朴素节俭、克己奉公。19846月,他和一名助手去美国访问3周,只花了54美元生活费。为了给国家节约外汇,出国讲学访问期间,他常常住学生宿舍和到小餐馆就餐。他几次出访都把节余的公杂费、生活费等上交给国家。1991年,他被评为四川省人大机关优秀共产党员。

  在康振黄的影响和带领下,一批中青年教师和研究生迅速成长起来。近十多年来,他指导的20余名研究生中,有2名已经取得博士学位,2名正在国外深造,其余都战斗在生物医学工程或有关工作岗位上。

  早年曾想挽留他留在美国的著名科学家柏实义教授回国访问时,对康振黄说:“你回祖国对了!社会主义祖国确实是个大有用武之地的广阔天地。”年逾古稀的康振黄,现任四川省人民代表大会常务委员会副主任、民盟中央副主席。为了四川省的科技教育、卫生事业,为发展生物力学和生物医学工程,为了祖国的四化建设,他仍在殚精竭虑地继续探索,不断进取。

 

 

选自《中国科学技术专家传略 工程技术编 力学卷1