第七研究所的夜晚寂靜而漫長,只有山風吹過窗欞的嗚咽和遠處機房隱約傳來的機器運轉聲。張彬坐在分配給自己的那張舊書桌前,檯燈的光暈照亮了攤開的任務資料和厚厚一疊草稿紙。
錢所長交給他的任務,是參與預研中的“雲霄”專案——一種旨在突破現有飛行包線的新型高空高速飛行器。他負責的初步工作,是分析其一種特殊翼身融合佈局在跨音速(馬赫數0.8至1.2區間)特定工況下的壓力分佈與穩定性特徵。
資料裡提供了基本的幾何引數、來流條件和簡化數學模型。所裡目前主要依賴兩種計算手段:一是基於經驗公式和線化理論的手工估算,這種方法快速但精度低,尤其在複雜的非線性跨音速區誤差很大;二是使用一臺蘇制“烏拉爾”電子管計算機進行數值求解,但這臺機器速度慢,記憶體小,儲存能力有限,求解一個稍微複雜的工況就需要設定大量引數,進行長時間的批次運算,且故障頻發,效率極其低下。
張彬嘗試用所裡通用的手工估算方法處理一組資料。他運用【理論空氣動力學(進階)】的知識,很快發現這些簡化方法在跨音速區,特別是靠近馬赫數1附近,對激波位置、強度以及由此引發的流動分離和壓力突變的預測能力非常薄弱,與真實物理現象可能相去甚遠。而依賴“烏拉爾”計算機,按照現有流程,完成他所負責部分的系統性計算,預估需要耗費數週甚至更長時間,這顯然無法滿足專案快速迭代的需求。
他放下計算尺和草稿紙,揉了揉眉心。腦海中,【數值計算方法基礎】的知識在飛速運轉。現有的計算模型過於粗糙,離散方法不夠高效,迭代策略也存在最佳化空間。他意識到,如果不能改進計算方法,提升效率,他的工作將舉步維艱,更談不上在專案組中提出有價值的見解。
接下來的兩天,張彬沒有急於提交任何初步結果,而是將自己埋首在資料室和機房。他仔細研究“烏拉爾”計算機的指令手冊和程式設計方式(基於【電子管計算機原理】),分析現有氣動計算程式的邏輯脈絡。同時,他運用更深入的數值分析知識,開始構思一種改進的求解策略——採用更適應跨音速流動特性的差分格式,最佳化網格劃分方式以減少計算量,並設計一種更穩定的迭代收斂判據。
這需要他對數學模型和計算機實現都有深刻的理解。他在草稿紙上寫滿複雜的偏微分方程離散形式、穩定性分析條件和程式流程圖。他的專注引起了同一辦公室一位姓趙的老研究員的注意。老趙看著這個新來的年輕人不聲不響,卻不是在死板地照搬手冊,而是在一堆看似雜亂的草稿上進行著深層的推演,忍不住提醒道:“小張啊,所裡的計算條件是有限的,‘烏拉爾’就那個能力。有時候,不要太理想化,先用成熟的方法得出個大概,交給上面判斷更重要。”
張彬抬起頭,對老趙的好意提醒表示感謝,但手中的筆並未停下:“趙工,我明白。我只是想看看,有沒有可能讓‘烏拉爾’也能算得更快、更準一點。”
他並沒有直接提出要推翻現有方法,而是著眼於“最佳化”和“改進”,這顯得更具操作性,也更容易被接受。他花了大量時間,將構思的新演算法步驟細化,並開始嘗試將其轉化為“烏拉爾”計算機能夠識別和執行的指令序列。這個過程繁瑣而枯燥,需要極大的耐心和對機器特性的熟悉。
第三天下午,張彬拿著初步整理好的新演算法思路和部分手寫程式程式碼,找到專案組的氣動理論負責人,一位姓孫的副研究員。孫研究員看著張彬遞過來的、寫得密密麻麻卻條理清晰的草稿,起初有些不以為意,但隨著張彬的講解——如何透過改變離散格式減少數值耗散,如何調整網格疏密捕捉激波,如何設定新的迭代步驟加速收斂——他的神色逐漸變得嚴肅起來。
“你這個思路……有點意思。”孫研究員推了推眼鏡,指著其中一個公式,“這裡,你是怎麼考慮邊界條件影響的?”
張彬立刻給出了基於特徵線理論的解釋,清晰而嚴謹。孫研究員沉吟片刻,又問了幾個關鍵節點的處理方式,張彬都對答如流,顯然經過了深思熟慮。
“理論上可行,但實際在‘烏拉爾’上實現,除錯起來會很麻煩。”孫研究員指出了現實困難。
“我已經初步模擬了計算流程,並編寫了部分核心段的程式碼草稿。”張彬將另一疊手寫程式遞過去,“如果組裡允許,我可以嘗試在下一批計算任務中,選取一個典型工況進行對比驗證。”
孫研究員看著張彬沉穩而自信的眼神,又看了看那邏輯嚴密的草稿和準備充分的程式碼,終於點了點頭:“好,我給你一個機會。下次計算任務,你跟我一起進機房,用你的方法算一組資料,和舊方法的結果對比看看。記住,不要影響正常任務進度。”
“是!”張彬心中一定。他知道,這只是第一步,但至關重要。
晚上回到宿舍,他收到了家裡的來信。姐姐在信中說,她孕期反應有點重,但父母和姐夫照顧得很好,讓他不要擔心。信裡還提到,四合院一切安好,許大茂去了電影學院培訓班,傻柱在食堂越發受重視。家人的牽掛和院裡的煙火氣息,讓他緊繃的神經稍稍放鬆。
“簽到。”臨睡前,他照例啟動系統。
【叮!簽到成功!恭喜宿主獲得:模擬計算機原理與設計(知識灌輸)】
大量關於模擬計算機組成、運算放大器應用、連續系統建模與求解的知識湧入腦海。這是一種與數位電子管計算機截然不同的計算正規化,透過物理電路直接模擬數學方程,在求解某些型別的常微分方程和偏微分方程時,具有速度上的天然優勢。雖然精度可能不及數字計算機,但在需要快速獲取趨勢和大致結果的科研初期階段,尤其是在這個數字計算資源極其匱乏的年代,或許能起到奇效。
這個新獲得的知識,像一道閃電,照亮了另一條可能解決當前計算困境的路徑。張彬閉上眼睛,腦海中開始浮現出利用模擬計算機構建氣動方程求解器的初步構想。也許,結合數字計算的精確性和模擬計算的快速性,能走出一條獨特的計算道路?這個念頭讓他興奮起來。
第二天,他找到孫研究員,除了彙報新演算法程式的除錯準備情況,還看似隨意地請教了一句:“孫老師,所裡或者國內其他地方,有沒有單位在研究或者使用大型的模擬計算機?我聽說在某些領域,它算得特別快。”
孫研究員看了他一眼,有些意外:“模擬計算機?北航、哈工大那邊好像有教研室在搞,但規模都不大,精度也有限。怎麼,你對這個也有興趣?”
“只是覺得,多種計算手段,或許能互補。”張彬沒有深談,但心中已然埋下了探索的種子。
首個任務帶來的計算難題,不僅沒有難住他,反而激發了他運用多種知識尋找解決方案的鬥志。他站在機房外,聽著裡面“烏拉爾”計算機發出的嗡嗡聲,知道挑戰才剛剛開始,而他手中,已經握住了不止一把鑰匙。








