知名人物白家祉人物简介

Posted 2022-04-12 曲轴

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知名人物白家祉人物简介

·白家祉

白家祉，石油工程力学专家，教育专家。论证链条传动存在 “临界转速”，并研究改进了链条传动设计与制造精度。研究解决了油田钻井广泛应用的大马力柴油机曲轴断裂问题。提出的 “纵横弯曲法” 得到国际权威专家认定，称为 “白家祉方法”。发明的“圆桶型方位控制器” 在油田应用，获国家专利。主持完成的 “定向井、丛式钻井技术研究” 成果于1990年获国家科技进步特等奖，被评为国家 “七五” 科技攻关先进个人。

白家祉，1917年6月11日生于河北省易县梁各庄。父亲白广善，曾任军医，于1931年病逝。因家庭兄弟姐妹众多，境遇甚为困苦。1935年，白家祉考取清华大学公费生。1937年，抗日战争爆发，随学校南迁，于1939年在昆明西南联合大学毕业获学士学位。毕业后，留校任机械系助教。1945年考取清华第六届留美公费生，入美国麻省理工学院学习，获取硕士学位后转入美国哈佛大学师从H.M.Westergarrd教授研究结构动力学。

在美国求学期间，白家祉关心国内形势发展。1948年间他与侯祥麟共同筹建中国科协波士顿分会，动员留美同学学成后早日回国，为祖国建设服务。1949年7月获取博士学位后带头启程经过香港于8月底回到已解放半年的北京。他多次写信给美国的中国同学宣传党的政策。不久，吴仲华、李敏华、黄茂光、张建侯、洪朝生等也相继回国。白家祉回国后，在清华大学化工系任教授，讲授力学、化工机械及化工数学等课程。1952年化工系改为石油系。随后参加了北京石油学院的筹建工作。1953年，学院由清华园迁往学院路新校址后，他担任教研室主任，并讲授机械零件、机械原理等多门课程。他亲自翻译苏联教材，并写成详细讲稿进行教学。1956年任副教务长，并招收副博士研究生。白家祉于1952年参加 “九三” 学社，后任石油学院支社主任。1958年在 “反右” 中受到不公正待遇，于1980年平反。1962年

2月调往西安石油学院任教研室主任，讲授多门基础课程，并为培养青年教师开设了高等力学、工程数学等进修课程。“文化大革命”期间，下放劳动至1976年 “四人帮”倒台。此后曾被派去济南柴油机厂协助解决曲轴断裂问题。20世纪70年代后期，研究井斜控制技术。

1980年，由西安调到石油工业部石油勘探开发科学研究院钻井工程研究所任教授级高级工程师，并担任定向钻井课题组长，完成了国家“七五”期间的重大科技攻关项目，在 “定向井轨道控制技术”及 “套筒型变向器”两个专题的研究中，取得了丰硕成果。1984年被国务院学位委员会批准为首批博士生导师，随即开始招收博士研究生。他在指导研究生或青年人时，注重科学研究方法。在选择科研课题时，他说，为人和做学问都一样，不应有任何投机取巧，要讲求一个 “诚” 字。白家祉说到做到，率先垂范，因此，学生们十分敬重他。他先后培养了8名硕士生和两名博士生。同时，完成了在学术界颇有影响的《井斜控制理论与实践》的专著。1987年8月，年满70岁的白家祉退休了，但他仍然关心石油钻井事业的发展，继续做一些科技咨询工作。

在 “七五” 国家科技攻关项目 “定向井、丛式钻井技术研究” 中，白家祉的 “井身下部钻具组合的受力分析研究” (即纵横弯曲法) 和 “圆筒型方位控制器” 两项成果获得中国石油天然气总公司 (部级) 1990年科学技术特等奖。他被评为国家 “七五”科技攻关先进个人，出席了国家计委、国家科委、财政部联合召开的国家 “七五”科技攻关总结表彰大会。党和国家领导人江泽民、李鹏出席了会议，并亲自为他们颁奖。

论证链条传动存在 “临界转速”

1953年，白家祉在北京石油学院讲授 “机械零件” 课程，结合教学内容开展科学研究工作。当时所采用的苏联教材对链条传动的计算方法属经验设计不够完善，且影响到国产链条的质量。他认为影响链条的因素很多，仅各取一个安全系数，然后相乘作为总的安全系数的这种做法太不准确，应从力学角度深入进行理论分析，便首先对 “回转不均匀性”进行了研究。经过数理分析，他论证这项结论原是错误的，而实际情况却是存在着一种“临界转速”，当转速超过这个临界值时，回转就会变为均匀。1957年，他将研究结果写成《套筒滚子链支负荷分析》论文，在《机械学报》上发表，引起了科技界同行的高度重视。中国科学院长春机械研究所负责人登门拜访他，并专门成立实验室进行科学验证。此外，他对齿轮传动的计算方法也进行了研究; 论证了套筒滚子链条所受到的撞击载荷与套筒链板之间紧配合的关系以及与润滑方法之间的关系等。这些研究成果对改善链条传动设计，提高制造的精确度起到重要作用。

解决了大马力柴油机曲轴断裂问题

1976年至1977年，白家祉到济南柴油机厂搞科技攻关。济南柴油机厂的V12—190机组已成批生产并大量在国内各大油田使用。厂方为扩大此型机组的系列产品，研制8缸机组，在试运转中出现曲轴断裂的严重问题。若按简单的强度计算，8缸机马力较小，曲轴较短，其尺寸及材料则与12缸所用的完全相同，曲轴承载能力理应有所加强，但结果却产生了断裂，让人十分不解。白家祉通过研究和精确的曲轴扭转振动计算后，查明原12缸型的飞轮采用了柔性结构使其有效惯性矩较小，因而可避免造成曲轴断裂的六阶共振; 而8缸型采用相同的飞轮结构，则刚好造成使此机曲轴断裂的四阶共振。白家祉经过进一步研究找到了解决的好办法，把曲轴改成刚性结构并适当增加其重量，即可完全避免四阶共振，保证曲轴安全。白家祉对此型系列大马力柴油机还进行了多方面的科学研究，认为柴油机采用的一种硅油减振器，其缺点是重量大、成本高。他设计一种层板式弹簧减振器，其优点是重量轻，成本低，耐用、可靠，并且具有很强的阻尼减振效果。此外，他还对减小整机振幅，降低噪音，改善燃烧室等方面进行了有效的研究。

对“纵横弯曲法” 的新建树

在定向井轨道控制理论方面，白家祉对“纵横弯曲法”有新发展、新贡献。“纵横弯曲法” 是在钻井过程中，对井下钻具组合的分析方法。它主要研究组合钻具的受力与变形，以控制钻头钻进方向。

这项研究国外开始于20世纪50年代。1953年，美国鲁宾斯基首先提出了钻柱模型，导出了相应的数学方程式，但只是对简单的钻具组合进行一维分析。因为计算模型与实际情况不符，1954年他重新进行了修正。70年代，定向井、水平井的发展，提出了对弯曲井眼内扶正器 (稳定器) 组合钻具求解的要求。国外对这样复杂的问题只提出了一些近似的求解方法。白家祉于70年代后期开始研究这一课题，提出了 “纵横弯曲法” 的精确解法，经油田现场试验，证实了求解方法的正确性。1982年，白家祉的《应用纵横弯曲梁理论求解钻具组合的受力与变形》论文，在国际石油工程会议上发表，使大家耳目一新。“纵横弯曲法” 经过不断完善，现在已经成为用于钻井工程的代表方法之一。它不仅使计算更为精确，而且大大减少了计算工作量，在大型计算机上几分钟才能得出的计算结果，简化到在PC微型机上几秒钟即可完成。这种新方法具有模型合理、物理意义清晰、解法简洁及计算精确等特点。

美国鲁宾斯基通过验证说： “ ‘纵横弯曲法’ 的符合程度很好。”美国JPT杂志编辑部的评价是 “计算简便，可以在便携式计算机上运算，便于现场应用。”世界著名钻井工程专家米尔海姆在赠言中写道： “白先生，您在中国的技术成就是举世闻名的。感谢您对钻井工程做出的贡献”。米尔海姆还把 “纵横弯曲法”收入石油工程学会编辑的《实用钻井工程》教科书中，称之为“白家祉方法”。在国内，用这种方法编制的微机软件，已在全国各油田推广应用。

发明了 “圆筒型方位控制器”

“七五”攻关中，白家祉主持的另一项研究是“圆筒型方位控制器”。套筒变向器是一种控制井眼方位和井斜角的井下工具，是定向井轨道控制的重要工具。这种工具60年代美国开始生产。由于结构上存在一些严重缺陷，因而在现场应用中往往得不到预想的结果。白家祉在研究定向井轨道控制的同时，着手研制套筒变向器。白家祉带领他的学生对变向器进行理论分析的同时，在辽河、大庆、胜利等油田开展现场试验。三种规格的变向器试验了50井次，对变向器的结构进行了三次较大的改进，使之成为一种实用的定向井专用工具。据统计，辽河油田使用套筒变向器与使用井下动力钻具加弯接头相比，节省了扭方位时间，避免了使用昂贵的井下动力钻具，平均每口井可节省费用1万元左右，在大庆油田每口井可节省费用2万元左右，其他油田的统计均在1万元至2万元之间。

目前套筒变向器已成为定向井钻进的有效工具，其性能已超过国外同类产品，这项技术已获得了国家专利。

此外，白家祉在钻井力学领域中，还从事了地层造斜力的定量分析，利用地层自然造斜力设计丛式钻井网络以及适用于破碎坚硬地层的自激振动型的钻头等项目探索的研究。

艰苦奋斗求实奉献

1953年，我国第一所石油高校——北京石油学院建立。白家祉从清华大学调入该院，先后担任教研室主任、系副主任、副教务长等职务，从事教学和管理工作。他先后担任理论力学、材料力学、机械原理、机械零件、工程数学、弹性力学、流体力学等学科的教学任务。有的学科没有现成的教材，他就自己编讲义。在给学生讲课的同时，他还给青年教师讲课。特别是在力学56师资班中，他还承担了弹性力学、板壳理论、机械振动理论等高等力学的授课任务，为石油院校培养师资做出了贡献。

“纵横弯曲法” 的研究工作始终是在华北油田的板房招待所中进行的。20多人挤在一个房间内。千百次繁琐的数值计算，一个个精确的数据，靠的仍是计算尺。一位当年和白家祉一起工作的同志说： “那里的条件太艰苦了，白家祉经常耳堵棉团，以排除各种干扰坚持工作。”

1977年我国恢复高考，白家祉的孩子要考大学，老伴几次托人带话，让他回来给孩子辅导一下功课。那时，白家祉正在华北现场搞实验，由于经费缺乏，实验遇到了许多困难，白家祉不能回来，也不肯回来。为了搞研究，他曾坐着卡车去华北; 为了搞研究，他春节没过完就去渤海; 为了搞研究，他迎着风雪上辽河; 为了搞研究，他顶着酷暑下江汉油田。一位博士研究生说：“白老师从来不愿意麻烦人。其实他的学生哪个油田都有，现在都是头头脑脑的，如果去打个招呼，肯定照顾得很周到。可他去油田就直奔现场。他不图享受，可那时终究也是快70岁的人了。”

白家祉指导的一位硕士研究生说： “白教授治学严谨，理论基础深厚，他对我们的要求十分严格。他指导的选题都直接与油田生产实际相结合。在做硕士论文期间，他每周都指导我们一次，了解研究进展。要求我们需要推导的数据，他自己也推导一遍。如果我们推导出了差错，他就帮我们找出原因，及时纠正。这样也培养了我们治学严谨的良好习惯。”

白家祉带出的博士生苏义脑，是我国自己培养的钻井领域第一位博士后。他讲述了与白家祉合作写书的经历。1988年，苏义脑的博士论文完成后不久，收到石油出版社约稿的信件。约他写专著《井斜控制理论与实践》一书，正好与他的论文内容相联系。他找白家祉商量俩人合写。白家祉却鼓励他独立完成。在苏义脑的请求下，白家祉同意写该书的总论和其中的一章。出书时白家祉坚持不署自己的名字或署在第二位，那是苏义脑硬把他的名字署在第一位的。事情过后，苏义脑才从石油出版社了解到，出这本书早在1983年就商定了，出版社和白家祉订了合同，双方约定在定向井技术取得一定成果时出版。而对着双方的合同和白家祉写给出版社推荐自己的信，苏义脑久久不能平静。从中他看到了老师的良苦用心。《井斜控制理论与实践》是中外第一部大部头系统论定向井控制理论的专著，出版后产生很大的影响。1991年，白家祉在给院里的一份材料中却这样写道： “苏义脑与我合著30多万字的《井斜控制理论与实践》一书，其中约有十分之九的内容是由他执笔写成的。内容多属创新见解。”如今，苏义脑已经当选中国工程院院士。白家祉热心扶植后来者，推举人才，甘当人梯，实在是难能可贵。

简历

1917年6月11日生于河北省易县梁各庄。

1935—1939年在清华大学学习，获学士学位。

1939—1945年在昆明西南联合大学工学院机械工程学系任助教、教员。

1945—1946年在美国麻省理工学院学习，获硕士学位。

1946—1949年在美国哈佛大学工科研究院学习，获博士学位。

1949—1951年任清华大学副教授。

1951—1953年任清华大学教授。

1953—1962年任北京石油学院教授。

1956—1958年任北京石油学院副教务长。

1962—1980年任西安石油学院教授。

1980—1987年任北京石油勘探开发科学研究院教授级高级工程师。

1987年8月退休。

主要论著

1 白家祉. 套筒滚子链条回转不均匀性的计算. 机械工程学报，1957. 7

2 白家祉. 带屈伏值的假塑性流体的双曲模式方程与压降计算式. 石油学报，1980. 4带屈伏值的假塑性流体的双曲模式方程与压降计算式实验验证. 石油学报，1980. 7

3 白家祉. 国际石油工程会议论文集.应用纵横弯曲连续梁理论求解钻具组合的受力与变形. 北京：石油工业出版社，1982. 3 (SPE 10561)

4 白家祉. 关于稳斜钻具的选择. 石油钻采工艺，1985 (1)

5 白家祉. A New Design of Azimuth Controller for Rotary Drilling. 38届加拿大国际石油会议 (Calgary) 1987. 6

6 白家祉，等. 纵横弯曲法对钻具组合的三维分析. 石油学报，1989. 4

7 白家祉，苏义脑. 井斜控制理论与实践. 北京：石油工业出版社，1990

8 白家祉，苏义脑. Deviation Control in Directional Drilling. China Petro-leum Industry Press，1991

9 白家祉. 井钭控制的理论与实践. 北京：石油工业出版社，1990

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