第七研究所的夜晚寂静而漫长,只有山风吹过窗棂的呜咽和远处机房隐约传来的机器运转声。张彬坐在分配给自己的那张旧书桌前,台灯的光晕照亮了摊开的任务资料和厚厚一叠草稿纸。
钱所长交给他的任务,是参与预研中的“云霄”项目——一种旨在突破现有飞行包线的新型高空高速飞行器。他负责的初步工作,是分析其一种特殊翼身融合布局在跨音速(马赫数0.8至1.2区间)特定工况下的压力分布与稳定性特征。
资料里提供了基本的几何参数、来流条件和简化数学模型。所里目前主要依赖两种计算手段:一是基于经验公式和线化理论的手工估算,这种方法快速但精度低,尤其在复杂的非线性跨音速区误差很大;二是使用一台苏制“乌拉尔”电子管计算机进行数值求解,但这台机器速度慢,内存小,存储能力有限,求解一个稍微复杂的工况就需要设置大量参数,进行长时间的批次运算,且故障频发,效率极其低下。
张彬尝试用所里通用的手工估算方法处理一组数据。他运用【理论空气动力学(进阶)】的知识,很快发现这些简化方法在跨音速区,特别是靠近马赫数1附近,对激波位置、强度以及由此引发的流动分离和压力突变的预测能力非常薄弱,与真实物理现象可能相去甚远。而依赖“乌拉尔”计算机,按照现有流程,完成他所负责部分的系统性计算,预估需要耗费数周甚至更长时间,这显然无法满足项目快速迭代的需求。
他放下计算尺和草稿纸,揉了揉眉心。脑海中,【数值计算方法基础】的知识在飞速运转。现有的计算模型过于粗糙,离散方法不够高效,迭代策略也存在优化空间。他意识到,如果不能改进计算方法,提升效率,他的工作将举步维艰,更谈不上在项目组中提出有价值的见解。
接下来的两天,张彬没有急于提交任何初步结果,而是将自己埋首在资料室和机房。他仔细研究“乌拉尔”计算机的指令手册和编程方式(基于【电子管计算机原理】),分析现有气动计算程序的逻辑脉络。同时,他运用更深入的数值分析知识,开始构思一种改进的求解策略——采用更适应跨音速流动特性的差分格式,优化网格划分方式以减少计算量,并设计一种更稳定的迭代收敛判据。
这需要他对数学模型和计算机实现都有深刻的理解。他在草稿纸上写满复杂的偏微分方程离散形式、稳定性分析条件和程序流程图。他的专注引起了同一办公室一位姓赵的老研究员的注意。老赵看着这个新来的年轻人不声不响,却不是在死板地照搬手册,而是在一堆看似杂乱的草稿上进行着深层的推演,忍不住提醒道:“小张啊,所里的计算条件是有限的,‘乌拉尔’就那个能力。有时候,不要太理想化,先用成熟的方法得出个大概,交给上面判断更重要。”
张彬抬起头,对老赵的好意提醒表示感谢,但手中的笔并未停下:“赵工,我明白。我只是想看看,有没有可能让‘乌拉尔’也能算得更快、更准一点。”
他并没有直接提出要推翻现有方法,而是着眼于“优化”和“改进”,这显得更具操作性,也更容易被接受。他花了大量时间,将构思的新算法步骤细化,并开始尝试将其转化为“乌拉尔”计算机能够识别和执行的指令序列。这个过程繁琐而枯燥,需要极大的耐心和对机器特性的熟悉。
第三天下午,张彬拿着初步整理好的新算法思路和部分手写程序代码,找到项目组的气动理论负责人,一位姓孙的副研究员。孙研究员看着张彬递过来的、写得密密麻麻却条理清晰的草稿,起初有些不以为意,但随着张彬的讲解——如何通过改变离散格式减少数值耗散,如何调整网格疏密捕捉激波,如何设置新的迭代步骤加速收敛——他的神色逐渐变得严肃起来。
“你这个思路……有点意思。”孙研究员推了推眼镜,指着其中一个公式,“这里,你是怎么考虑边界条件影响的?”
张彬立刻给出了基于特征线理论的解释,清晰而严谨。孙研究员沉吟片刻,又问了几个关键节点的处理方式,张彬都对答如流,显然经过了深思熟虑。
“理论上可行,但实际在‘乌拉尔’上实现,调试起来会很麻烦。”孙研究员指出了现实困难。
“我已经初步模拟了计算流程,并编写了部分核心段的代码草稿。”张彬将另一叠手写程序递过去,“如果组里允许,我可以尝试在下一批计算任务中,选取一个典型工况进行对比验证。”
孙研究员看着张彬沉稳而自信的眼神,又看了看那逻辑严密的草稿和准备充分的代码,终于点了点头:“好,我给你一个机会。下次计算任务,你跟我一起进机房,用你的方法算一组数据,和旧方法的结果对比看看。记住,不要影响正常任务进度。”
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