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流体力学家帮人打赢了官司——流体力学的魅力浅说（2）
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我们在电视、电影中常看到，发生刑事案件时刑侦人员带法医到现场着手破案；读侦探小说时会发现，协助破案的大多是医学、弹道学、化学专家乃至绘画、笔迹鉴定等方面的专家（现在有时还得有电脑专家）。这里头很少有流体力学家的份儿。1986年10月，我参加中国力学学会主办的第二届全国流动显示学术会议，却听到了流体力学家协助检察院定案的一个有趣故事，说给大家一听。
事情发生在北京市安贞桥西里，那里正在建造两栋Y形塔楼，大楼已经封顶，开始内部装修，一个大型塔吊正等待撤离，时逢1985年元旦休假，施工队队长考虑到假日期间的安全问题，下令把塔吊安置在第二个塔楼的背风侧。北京的冬天经常刮西风，塔吊位于楼后的东偏南方向，队长自认为“万无一失”，安心地玩乐去了。谁知道，1月2日，西风劲吹，偏偏把处于“安全地带”的塔吊吹垮了，而且不偏不倚地正好砸中Y形塔楼的南支，把塔楼砸掉好几层，损失惨重，幸好没有造成人员伤亡。
由于发生了重大责任事故，施工队长遭刑事拘留，检察院准备起诉，要追究他的玩忽职守罪。队长大喊冤枉，他并未疏于管理，事先预计到会有大风，把塔吊转移到了“安全地带”，怎么还有这“飞来横祸”呢？他百思不得其解，急中生智，想起有个朋友在北大力学系工作。对了，请大教授帮忙去！
施工队长的副手到了北大，一找，就找对了人——颜大椿教授，此君1960年毕业于北大，是一位实验流体力学专家，平时就古道热肠，乐于助人。那时他正专心于流动显示研究，一听到此事马上来劲了：“这个忙我帮定了！”随即跟着副队长到现场勘察，一看，他就乐了：原来队长是个“流体力学盲”，他把塔吊放错了地方！
颜大椿教授带着学生首先针对实际问题进行理论分析，考察了结构物绕流的风场诱生的旋涡：分离泡、回流涡和分离涡（背风涡）。他们发现，在正西风条件下，安贞桥西里的两栋Y形塔楼之间有很强的狭缝气流，使坐落于西南侧的第二塔楼经受了强烈的回流涡，那里的最大风速超过来流风速的1.4倍！不幸的是：施工队恰好把塔吊安放在背风的东偏南处，处于超过正面风速的强风和强旋涡的恶劣环境中！在回流涡的作用下，塔吊随着气流向南折转，轰然倒下，恰好砸向Y形塔楼的南支。接着，颜大椿他们又在拖曳水槽中做了模型实验，采用氢气泡法清晰地模拟显示了整个绕流过程，模型塔吊果然受到了强风和旋涡的袭击，倒向了它应该倒的地方。（大家也许不知道，流速不高时，用水槽做实验跟风洞实验的效果相近，而且更加看得见、摸得着；我所的循环水槽就在东方明珠电视塔修建前，做过它的流场显示实验）。
至此，北大的流体力学实验室开具了科学证明，为施工队长洗清了冤枉，这起事故并非源于蓄意破坏或玩忽职守，施工队长的确对大风来袭作了“防范”，但是由于他是十足的“科盲”，对流体力学一窍不通，撞到强风大涡的“枪口”上了。于是，检察院方面迅速宣告，施工队队长无罪，他避免了一场无妄之灾，当然，检讨还是要做的。
其实，上述事件中的常识并非人人不懂。比方说，在我老家舟山，台风来袭时，没有哪个傻渔民会把渔船、渔轮停靠在岛屿、礁石的背风面，他们都知道，那里的大风大浪大旋涡可不是好玩的。在发达国家里，1940年代的塔科马大桥事件（见前天的博文）之后，也是背风涡捣的蛋：那里的涡演化出了卡门涡街，相关的振动频率恰好与大桥结构的固有频率相近，共振导致灾难。那次灾难的积极后果是：人们认识到，要保证建筑物安全，就必须了解它们的动态负载，这就要求建筑工程师要学一点流体力学（尤其是空气动力学）和风工程的基本知识。有鉴于此，我认为，安贞桥西里塔楼事件中，该做检讨的是负责监工的建筑工程师；广而言之，该打屁股的是当年负责土木工程专业课程设置的主管领导。
从这个实例可见，力学无处不在，流体力学随处皆有，力学，真是一个很有魅力、很有价值的学科。
本文主要参考资料：
李晨兴、颜大椿，多柱绕流中旋涡运动的流动显示，第二届全国流动显示学术会议论文集（连其祥等主编），中国力学学会，1986.10：59～64。
写于2009年5月7日晨
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