[科普中国]-女生学了“和尚专业”怎么办？内燃机博士有话要讲

大家周末好呀！

有这样一位博士，她的日常工作就是 研究怎么让内燃机汽车开得更便宜和排放更环保。除了每天忙着写代码做仿真，她更是长跑爱好者，拥有 2小时40分的半马成绩。 真实的机械工程学博士是什么样子？ 她的生活还有哪些趣事 ？ 一起来看看机械工程学博士的日常吧！

（**专栏中所涉及的内容为嘉宾自身的经历，仅供参考，不同院校／专业／研究方向的博士在研究和生活方面都会有不同的体验哟**）

我的专业主要与能源打交道，有着悠久的历史——从工业革命发端时的第一台蒸汽机，到现代风力、太阳能等新能源的应用都少不了它的支持。前不久刚下水的我国首艘国产航母，其核心动力的内燃机，也凝结着我们的心血。

记得当年学校后勤一到寒暑假就以管道检修为由停供热水（实则为了节约开支），学生们在校园网站停供热水通知下纷纷留言谴责，我的一个博士师兄则另辟蹊径，诚恳地写道：“我是热能专业的博士，听说学校供热管道坏了，自愿放弃假期，投入到紧张的管道检修工作中，用自己所学，为早日供热尽一份绵薄之力。”后勤无语。

01 女生学了和尚专业，该怎么办？

如果上天再给我一次机会，我想说Let it go！当初本科来到热动专业属于调剂，后来发现挺感兴趣，成绩也可以，就坦然接受了。对于这个女生稀少的工科专业，找专业相关工作的可能性也远低于男生，被黑为“和尚专业”。但是，对于任何专业，有一项工作的男女比例基本稳定，那就是在大学任教。这可以作为很多热爱本专业、又对招聘中性别歧视感到忧虑的女生的最佳出路（划重点）。

对于大学任教来说，目前博士学历已经是标配了（有海外留学或交换背景为佳，对高校有更多选择性）。如果选择读博，这将是陪伴你一生的专业，请首先确保对科研的兴趣。如果没有兴趣，读博会很痛苦，到了工作单位，也会发现，不做科研几乎没有发展空间。 所以一定要确定： 我爱科研，我爱科研，我爱科研！

我申请读博士的原因有二：一是硕士第二年找工作时发现性别歧视非常严重；二是恰好有赴新加坡国立大学（NUS）留学读博的机会，便顺水推舟地入了坑。

02 汽车能烧地沟油吗？

我们课题组研究的主要内容是可再生燃料在压燃内燃机（也就是柴油机）中的应用。可再生燃料主要是通过一些技术手段从动植物中得到生物柴油或醇类燃料等。要知道，世界上第一台柴油机就是烧的花生油，而不是柴油。

(丘吉尔对内燃机的评价)

研究柴油机有两大终极目标：

1、提高燃烧效率，即提高燃料利用率；

2、降低污染物排放。柴油机的主要污染物来自NOx和碳烟，例如老旧的拖拉机、大卡车冒着黑烟，主要就是碳烟引起的。

为了实现这两个目标，可以从三个方面着手：

1、寻求替代燃料，也就是从源头改变，通过改变使用的燃料，实现清洁燃烧，与此同时能够缓解能源危机；

2、通过控制内燃机一些参数，改善内燃机内燃烧过程，实现清洁高效燃烧；

3、尾气后处理技术的完善。前两项，便是我们课题组的主要研究方向。

(绿色燃料引擎。图片来源：参考文献[1])

首先， 我们寻找生物柴油作为替代燃料 。生物柴油的原料可以来自各类植物油（超市都能买到），也可以是废弃食用油（又名地沟油），也可以用腰果壳（东南亚特别多，有毒不可食用）等进行榨取制作获得，来源广泛。东南亚地处热带，植物生长茂盛，有充足的生物柴油原料，所以更多地偏向于研究生物柴油。

(新加坡国立大学废弃食用油回收广告)

然后， 我们提出不同的技术方案，通过参数控制，使得燃烧路径改变，减少碳烟（soot）和氮氧化物（NOx）的生成 。可以控制的参数包括喷油正时、喷油策略（如脉冲喷射等）、废气再循环率等。

(内燃机实验)

具体的实现方法，就是通过数值计算方法对燃烧过程进行模拟，并将结果与实验比对。做过数值仿真的同学都知道，数值仿真具有参数变化灵活的特点，可以通过正交设计快速地找出影响结果的原因，是发paper的利器。但因网格划分、未考虑变量的干扰等因素，结果会与真实情况存在差异。因此，开展数值模拟，最重要的工作永远是与实验数据进行对比，以验证模拟模型的准确性，及可信赖性。

(费曼认为再完美的理论，与实验不符，都是错的)

至于平常工作的感觉，怎么说呢，有点像上帝造人，一拿到模型，就有一种参数在手，天下我有的感觉，至于结果嘛……

(上帝在改进内燃机的时候)

说到仿真计算，这里不得不赞一下NUS的管理体系。与国内大多数学校不同，NUS有专门的计算中心（computing center），从硬件购买、软件授权到日常维护都是由学校统一完成，避免了各课题组自行购买服务器、装软件的麻烦，深受学生和老师喜爱。

03 业余做什么——博士的自我养生

曾经有人把博士研究比作在人类知识大圆上的一点点突破，但需要注意的是， 有时候选择比努力更重要 。有的地方可能很容易突破，然后paper如流水，有的地方可能很难突破，所需要的时间会超出博士的毕业年限，还有的地方甚至根本无法突破。排除懒惰和智力的因素，有些人可能读到博士第三年都毫无建树，才发现得换题目，对于一路走上来的天之骄子们，这可能是他们人生第一次遇到重大挫折，造成的焦虑可想而知。这也是很多博士发际线上移的重要原因之一。因此 找一两个爱好，学会劳逸结合 ，是十分必要的。

(焦虑，是很多博士发际线上移的重要原因)

我的主要爱好是长跑，因为长跑能带给大脑大段时间的放空，最有利于灵感的激发。新加坡是个一年四季维持在夏天的国家，还没有台风的侵袭，只要不下雨，每天都适合跑步。我除了每天晚上在操场上跑圈，还参加过新加坡小有名气的Sundown(日落)马拉松。这个马拉松是晚上开始的，完全不用担心白天烈日的炙烤，也不用担心因为交通压力导致的过短关门时间，更不存在国内最揪心的抽签，是广大新加坡长跑爱好者的盛宴。我有幸参加了一次，最后取得了2小时40分的半马成绩。

(日落马拉松奖牌)

还有， 发现生活中的乐趣，也是一种不错的调节方式 。新加坡作为一个还没有北京二十分之一大的国家，能够同时挤下几种语言，交流中也常常发生有趣的事情。电梯里刚跟你说完“你好”的大叔，可能接下来就要用英语发表长篇大论了；迎面走来的伊朗同学想了半天称呼，最后会憋出一句“吃了没”。最有趣的是刚来新加坡的时候，对印度菜的那些红红绿绿的咖喱还不敢尝试，有次在印度菜窗口前徘徊好久，突然打饭的印度大叔，指着一道菜对我说“羊肉”，然后竖起大拇指说：“好吃！”，说着胡子还跟着翘了几下，一副享受美味的样子。

04 博士脱坑后干什么——去下一个坑？

作为全球第一大能源——化石能源的应用专业，也有着较广阔的就业前景，专业方向主要包括：电厂，空调、汽车、船舶制造厂，燃烧和传热学相关研究机构以及大学。这里主要介绍大学任教。

读博士之后的工作方向，是去大学任教，还是去企业搞研发，最好在读博之前就能想好 。因为它决定了读博时的时间安排。读博可以说是一场赌博，用几年的时间去交换未来的方向。排除一些读博期间发现商机，弃学从商的，大部分人主要纠结的是如何分配做项目和写论文的时间。NUS在这一点上做的比较好，与博士课题无关的项目，导师是不会强加给学生做的，会招聘一些专门的研究人员进行此项工作。

(之后的工作方向最好在读博之前就想好。图片来源：Unsplash)

有些同学可能还会关心做大学老师需要哪些能力，可以在读博阶段提前培养。

科研方面，我觉得最重要的就是独立科研能力 ，逐渐从硕士阶段的导师制定科研方向，到博士阶段与导师共同商讨科研方向，最终能够独立进行科研。读博期间，带一些本科生做毕业设计（Final Year Project），也可以加强这方面的能力。

教学方面，我主要培养了自己讲话的条理性和思维的科学性 。前者多尝试讲要表达的内容先打腹稿，梳理好了再发言，练习得多了，讲课能力就会提高。或者担任助教，积累教学经验，对日后讲课和高校面试也有帮助。

科学思维方面，我认为这是老师最应该教给学生的，大学最重要的是培养学生学习的能力 ，具有科学的思维，学会质疑，不仅可以加深对知识的理解，对今后科研中发现问题也是很有帮助的。我的科学思维是博士阶段才慢慢萌芽的，这方面果壳给了不少帮助。

最后想说的是，目前不少人存在青教压力大的认识，这是不全面的。首先这里存在一定的幸存者偏差，压力大的青教更愿意在网上发声，也容易被人记住。其次，青教的压力主要来自于学校的考核，不同的学校考核标准不同，不达标的处理措施也不同。对于国内顶尖的学校，确实压力很大，而对于较低层次的大学，老师们科研授课之外，也有丰富的业余生活。如何取舍，还是要看个人对科研理想的追求和生活质量的重视程度。

最后，祝大家科研愉快，找到理想的工作！

作者名片

编辑：Yuki

排版：凝音

参考文献：

[1] Breda Kegl, Marko Kegl, Stanislav Pehan. Green Diesel Engines-Biodiesel Usage in Diesel Engines. 2013. Springer.