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“滑動軸承和大型轉子的設計分析是學校的傳統優勢學科，實驗室前輩們在該領域作出了杰出貢獻，我希望能夠從前輩手中接過接力棒，并通過開發先進的轉子軸承工業軟件將該領域繼續發揚光大，實現學術的傳承與發展。”西安交通大學現代設計及轉子軸承系統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軟件、軸承潤滑與轉子動力學、高效數值算法等方面的研究，他領銜開發了完全具有自主知識產權的滑動軸承分析軟件DLAP、滾動軸承分析軟件RoBAS、轉子動力學分析軟件RotorStuio。目前，軟件平臺在中船、航發、中冶、中廣核、東電、哈電、上電、瓦軸、洛軸、哈軸、沈鼓、杭齒等多個領域30多家行業龍頭院所得到廣泛應用，其中在風電滑動軸承領域在國內占據70%以上的市場份額，同時DLAP軟件也獲得全球某最大規模軸承集團的采購，實現了國產工業CAE軟件的出口。

談到自己研發的軟件，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、團隊共同努力和工業界不斷反饋的結果。”

科研——“把復雜的事情變簡單”

軸承的發展水平代表或制約著一個國家機械工業和其他相關產業的發展水平。軸承是重大裝備的核心零部件，是機械裝備的“關節”，如何設計轉子和軸承直接影響到重大裝備的整體性能。

“轉子和軸承CAE分析軟件是工業軟件的一個高度專業化的細分領域，主要用于模擬和預測旋轉機械在各種工況下的動力學行為，以實現轉子和軸承系統的長壽命和高可靠性設計，其在能源、化工、艦船、航空、航天等領域具有非常廣泛的應用。”裴世源說，“2007年我有幸師從徐華教授從事該領域的研究，當時調研發現我國工業界普遍使用國外的轉子和軸承分析軟件，暗下決心要自己開發一款軟件，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。然而，在初期由于軟件特色功能不足，企業用戶非常少，自己一度也非常灰心。后來，在團隊持續鼓勵和企業課題的支持下，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年開始用戶規模逐漸增加，特別是在風電重載滑動領域占據了一半以上的市場份額，在工業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和團隊的長期支持！”

經過多年發展，對比國際同類軟件，RotorStudio軟件平臺已經具有一些特色和領先的功能。例如，國外軸承軟件普遍采用剛性假設，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態工況下的潤滑性能，無法分析動載工況下軸承潤滑性能的演化規律，而RotorStudio軟件包含瞬態計算功能，能夠準確模擬沖擊、搖擺、地震等動態載荷下的軸承運行狀態。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域的潤滑狀態隨時間的演化過程。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系，并預測高壓油槽結構設計對潤滑性能的影響規律。

“轉子軸承系統的工作狀態與幾何、工況、潤滑油、材料等很多參數都有關系，要設計出高可靠性、高穩定性的轉子系統，軟件就要幫助設計人員盡快確定設計的主要矛盾和關鍵參數，并確定改進方向，讓軟件能最大限度地為設計人員減少工作量。”裴世源說。

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傳承——“‘傳幫帶’是實驗室的傳統”

作為我國唯一面向軸承轉子技術研究的教育部首批重點科研機構，現代設計及轉子軸承系統教育部實驗室是我國大型滑動軸承自主化技術的發源地，60多年來實驗室涌現了一大批軸承轉子領域的杰出人才，如謝友柏院士、嚴新平院士、梅雪松教授、洪軍教授等，廣泛活躍在我國軸承前沿技術研發制造、工程應用以及人才培養的第一戰線。

“西安交大在轉子軸承領域有深厚的研發傳統和歷史積累，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五六十年代就致力該領域研究，解決了大量的工程急需，做出了很多個在本領域的‘第一’，例如在世界上第一次發現了可傾瓦軸承非天然穩定的本質，編寫了國內第一個滑動軸承部頒標準，在國內第一次實現滑動軸承動特性系數的測量等等，實驗室在國內外都具有很強的影響力，老一輩長期的研究積累為實驗室的發展奠定了堅實的基礎和良好的業界口碑，能在這樣有歷史沉淀的實驗室學習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，作為一個機械科研人員，這看起來多多少少有點‘不務正業’，因為寫程序編軟件，并不能直接轉化為論文和專利等‘考核指標’，工作初期遇到了諸多不順。幸運的是，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。他強調‘沒有先進的設計支撐，就沒有先進的制造業，年輕人，就要敢想、敢沖、敢干！’；同時，隨著學校‘破四唯’政策的推進以及對工業軟件的重視，我也獲得了更廣闊的發展空間，我希望能夠通過工業軟件這一載體，將實驗室老一輩的研究精神傳承下去，為重大裝備的轉子軸承系統的研發和國產工業軟件的發展做一點自己的貢獻。”

近年來，裴世源作為負責人，基于所開發的轉子和軸承軟件平臺，主持完成了大量重大工程和重點型號轉子軸承系統的設計、分析、排故和研發工作，其中包括華龍一號發電機、第四代快堆鈉泵、某在役核主泵、某航空發動機燃油泵、某超臨界二氧化碳壓縮機等。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《機械設計手冊-滑動軸承篇》，主持制定國家標準7項，發表論文30余篇，獲批發明專利20余項，注冊軟件著作權10余項，累計培訓企業人員超過500人次。

發展——“創新與實用不能‘分家’”

只有將科技創新結合實際，將先進設計理念結合傳統經驗知識，才能最終實現科技進步。“從頭開發一款工業軟件比較困難，這需要在相關領域長期的研究積累，需要數學、機械、軟件、經驗等跨學科的交叉融合，然而，更困難的是得到企業的真正使用與肯定，這需要校企的反復溝通與不斷迭代。”裴世源說，“科研工作者要有‘用戶思維’，在算法設計和前后處理開發時，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產業的發展趨勢。”

在實際工業場景中，例如汽車制造、船舶制造等，人們獲得了訣竅、技能、經驗，通過程序化、算法化、模型化等手段，封裝成了工業軟件，工業軟件能控制生產設備、優化制造和管理流程，提高生產率，是現代工業的“靈魂”。2020年全球工業軟件市場規模為4358億美元，2012—2020年全球工業軟件市場規模復合增速為5%。國內2020年工業軟件市場規模為286億美元，僅占全球規模的6%，但2012- 2020年國內工業軟件市場規模復合增速高達12%，大幅高于全球水平，發展迅速。根據世界銀行數據，中國2020年制造業增加值占全球比重為28.61%，2011-2020連續十年保持世界第一制造大國地位，相比于同期工業軟件規模全球比重僅有6%，工業軟件有廣闊的發展空間。

西安交通大學副校長、現代設計及轉子軸承系統教育部重點實驗室主任洪軍教授說：“設計是制造業發展的基礎，中國要從制造大國走向制造強國，設計要先行，創新設計是高端裝備制造業發展的必然趨勢，也是促進我國從制造大國向制造強國轉變的必由之路。西安交大對年輕學者的支持是多方面的，希望他們在實現自我價值的同時，還能為社會培養更多優秀的人才。”

談到未來發展，裴世源說：“基于實驗室前輩們數十年的研究基礎，團隊在轉子和軸承仿真分析軟件方面取得一些進展和突破，初步形成了一些用戶群體，但在系統級仿真、用戶規模等方面與國外同類軟件還存在明顯差距。為了實現加快追趕，構建有特色、有國際影響力、有國際先進水平的轉子軸承仿真分析軟件平臺，希望能有更多對工業軟件感興趣的青年和學生加入研究團隊，共同推動我國工業軟件的發展。”

（李莉：西安交通大學黨委宣傳部）

責任編輯：張言