流体力学上的风云人物~膜拜一下

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Amazing!他们可是流体力学上的风云人物

亚里士多德(Aristotle,公元前384~前322)

古代先哲,古希腊人,世界古代史上伟大的哲学家、科学家和教育家之一,堪称希腊哲学的集大成者。亚里士多德的著作论述过力学问题。他已经具有正交情况下力平行四边形的概念。他解释杠杆理论说:距支点较远的力更易移动重物,因为它画出一个较大的圆。他把杠杆端点重物的运动分解为切向的(“合乎自然的”)运动和法向的(“违反自然的”)运动。亚里士多德关于落体运动的观点是:“体积相等的两个物体,较重的下落得较快”,他甚至说,物体下落的快慢精确地与它们的重量成正比。这个错误观点对后世影响颇大。

亚里士多德还认为:“凡运动的事物必然都有推动者在推着它运动”,但一个推一个不能无限地追溯上去,因而“必然存在第一推动者”,即存在超自然的神力。这里的运动是指一般意义下的运动,也包括力学运动在内。

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布拉休斯(Blasius of Parma,约1345~约1416)

意大利自然哲学家。布拉休斯在1913年发表的论文中,提出了计算紊流光滑管阻力系数的经验公式,即布拉修斯公式,柏拉修斯(Blasius)公式:

λ=(0.3164)/Re^(0.25) ,适用范围Re=3×103~1×105该式形式简单,计算方便,在4000<Re<10^5范围内,适用于紊流光滑区,有极高的精度,得到广泛应用。

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列奥纳多·迪·皮耶罗·达·芬奇(Leonardo di ser Piero da Vinci,1452~1519)

欧洲文艺复兴时期的科学家、发明家、画家,生物学家。作为水力学和流体力学的奠基人,在流体力学方面,他总结出河水的流速同河道宽度成反比,井用这一结论说明血液在血管中的流动。他还运用力学和机械原理设计了许多机器和器械,参加了运河、水利和建筑工程的设计和施工。他通过对鸟翼运动的研究,于1493年首次设计出一个飞行器。在此过程中他仔细思考了鸟类的飞翔提点,观察了水面波纹传播的规律,把兴趣的重点放在“涡漩(Eddy)”上。常态下的流体是稳定的,但是当流体的速度达到一定大小的时候,稳定性就会被破坏,形成“湍流”,“湍流”就是由一个个涡漩组成的。

达芬奇更加有趣的分析是关于液体的体积流量守恒原理:在同一管道中,相等的时间里流过的不同面积的横截面的流体体积是相同的。这个结论看似简单,其实暗含一个极其重要的假设:流体不可压缩。

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伽利略(Galileo Galilei,1564~1642)

意大利数学家、物理学家、天文学家,科学革命的先驱。1589年左右,意大利科学家伽利略(Galileo)完成了世界上第一本完整的物理学教科书:《流体力学》。这本教科书很有特点,伽利略使用了讽刺喜剧般讲故事的方法来阐述他的观念,令读者感到大为好奇,产生了一定影响。

1612年,在流体静力学中应用了虚位移原理并首先提出,运动物体的阻力随着流体介质密度的增大和速度的提高而增大。

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埃万杰利斯塔·托里拆利(Evangelista Torricelli,1608~1647)

意大利物理学家、数学家。1641年,意大利科学家托里拆利(Torricelli)设计了一个著名的实验来测定气体压力。他发现封闭真空水银管中的水银高度一直是76厘米,因为空气有重量,大气压力把水银压在了76厘米处,托里拆利深受伽利略影响。早在1628年,托里拆利的导师卡斯德利就写了一本关于流体力学的著作,托里拆利当即指出其中的一处重要错误。卡斯德利正是伽利略的学生。卡斯德利认为,如果在一个水箱侧面钻一个孔,那么小孔处水流速度与小孔距离水面的距离成正比。托里拆利的实验表明,应该是与距离的平方根成正比。托里拆利的学说产生了深远的影响,导致流体力学从力学中分离出来,成为了独立的一个学科。

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布莱士·帕斯卡(Blaise Pascal,1623~1662)

法国数学家、物理学家、哲学家、散文家。在1653年帕斯卡提出流体能传递压力的定律,即帕斯卡定律,并利用这一原理制成水压机。他还制成注水器(syringe),继承伽利略和E.托里拆利的大气压实验,发现大气压随高度变化。帕斯卡在实验后认为:密闭容器中流体任意一部分的压强向流体的各个方向传递,而且大小相等。帕斯卡定律的数学描述为:F1/A1 = F2/A2。F1,F2是施加在流体上面的力,A1,A2是施加力的作用面积。帕斯卡定律在液压传动方面有非常重要的意义。“帕斯卡”也变成了国际压强单位。

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艾萨克·牛顿(Isaac Newton,1643~1727)

英国皇家学会会长,英国著名的物理学家。牛顿把地球上物体的力学和天体力学统一到一个基本的力学体系中,创立了经典力学理论体系。正确地反映了宏观物体低速运动的宏观运动规律,实现了自然科学的第一次大统一。这是人类对自然界认识的一次飞跃。

牛顿指出流体粘性阻力与剪切率成正比。他说:流体部分之间由于缺乏润滑性而引起的阻力,如果其他都相同,与流体部分之间分离速度成比例。在此把符合这一规律的流体称为牛顿流体,其中包括最常见的水和空气,不符合这一规律的称为非牛顿流体。

在给出平板在气流中所受阻力时,牛顿对气体采用粒子模型,得到阻力与攻角正弦平方成正比的结论。这个结论一般地说并不正确,但由于牛顿的权威地位,后人曾长期奉为信条。20世纪,T·卡门在总结空气动力学的发展时曾风趣地说,牛顿使飞机晚一个世纪上天。

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伯努利(Daniel I Bernoulli ,1700~1782)

瑞士著名科学世家伯努利家族的重要成员之一。他的研究领域包括数学、力学、磁学、潮汐、洋流、行星轨道等。他曾与瑞士数学家L欧拉和苏格兰数学家C马克劳林合作撰写关于潮汐的论文并获奖。1738年他在施特拉斯堡出版了《水动力学》一书,奠定了这一学科的基础,并因此获得了极高的声望。他提出理想流体的能量守恒定律,即单位重量液体的位置势能、压力势能和动能的总和保持恒定,后即称为“伯努利定理”。在此基础上,他又阐述了水的压力、速度之间的关系,提出了流体速度增加则压力减小这一重要结论。伯努利在固体力学方面亦有很多论著,如1735年提出悬臂梁振动方程,1742年提出弹性振动理论中的叠加原理。

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欧拉 (Leohard Euler,1707~1783)

瑞士数学家、力学家。他的著述涉及当时数学的各个领域,许多数学名词都是以欧拉命名的,如“欧拉积分”、“欧拉数”、各种“欧拉公式”等。

欧拉将数学方法用于力学,在力学各个领域中都有突出贡献:他是刚体动力学和流体力学的奠基者,弹性系统稳定性理论的开创人。在1736年出版的两卷集《力学或运动科学的分析解说》中,他考虑了自由质点和受约束质点的运动微分方程。欧拉在书中把力学解释为“运动的科学”不包括“平衡的科学”(即静力学)。

在研究刚体运动学和刚体动力学中,他得出了最基本的结果,其中有:刚体定点有限运动等价于绕过定点某一轴的转动;刚体定点运动可用三个角度(称为“欧拉角”)的变化来描述;刚体定点转动时角速度变化和外力矩的关系;定点刚体在不受外力矩时的运动规律,以及自由刚体的运动微分方程等。

这些成果均载于他的专著《刚体运动理论》(1765年)一书中。欧拉认为,质点动力学微分方程可以应用于液体(1750年)。他曾用两种方法来描述流体的运动,即分别根据空间固定点(1755年)和根据确定流体质点(1759年)描述流体速度场。这两种方法通常分别称为“欧拉表示方法”和“拉格朗日表示法”。欧拉奠定了理想流体(假设流体不可压缩,且其粘性可忽略)的运动理论基础,给出反映质量守恒的连续性方程(1752年)和反映动量变化规律的流体动力学方程(1755年)。欧拉研究过弦、杆等弹性系统的振动。他和伯努利一起分析过上端悬挂着的重链的振动以及相应的离散模型(挂有一串质量的线)的振动。他在伯努利的帮助下,得到弹性受压细杆在失稳后的挠曲线(elastica)的精确解。能使细杆产生这种挠曲的最小压力后被称为细杆的“欧拉临界负载荷”。欧拉在应用力学如弹道学、船舶理论、月球运动理论等方面也有研究。

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让·勒朗·达朗贝尔(Jean le Rond d'Alembert,1717~1783)

法国著名的物理学家、数学家和天文学家。1743年,达朗贝尔在《动力学》一书中,提出了达朗贝尔原理,与牛顿第二定律相似,但其发展在于可以把动力学问题转化为静力学问题处理,还可以用平面静力的方法分析刚体的平面运动,这一原理使一些力学问题的分析简单化,而且为分析力学的创立打下了基础。达朗贝尔还对当时运动量度的争论提出了自己的看法,他认为两种量度是等价的,并提出了物体动量的变化与力的作用时间有关。

达朗贝尔第一次用微分方程表示场,同时提出了著名的达朗贝尔原理——流体力学的一个原理,虽然存在一些问题,但是达朗贝尔第一次提出了流体速度和加速度分量的概念。达朗贝尔的力学知识为天文学领域做出了重要贡献。同时达朗贝尔发现了流体自转时平衡形式的一般结果,关于地球形状和自转的理论。

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拉格朗日(Joseph-Louis Lagrange,1735~1813)

法国力学家、数学家。拉格朗日是分析力学的奠基人。他在所著《分析力学》(1788年)中,吸收并发展了欧拉、达朗贝尔等人的研究成果,应用数学分析来解决质点和质点系(包括刚体、流体)的力学问题。

拉格朗日继欧拉之后研究过理想流体的运动方程,并最先提出速度势和流函数的概念,成为流体无旋运动理论的基础。他在《分析力学》中从动力学普遍方程导出流体运动方程,着眼于流体质点,描述每个流体质点自始至终的运动过程,这种方法现在称为“拉格朗日方法”,以区别着眼于空间点的“欧拉方法”,但实际上这种方法欧拉也应用过。1764~1778年,他因研究月球平动等天体力学问题曾五次获法国科学院奖。在数学方面,拉格朗日是变分方法的奠基人之一;他对代数方程的研究为伽罗瓦群论的建立起了先导作用。

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劳德.路易.纳维(Claude Louis Navier,1785-1836)

法国工程师和物理学家。流体力学中的纳维-斯托克斯(Navier-Stokes)方程,简写为N-S方程,就以他和斯托克斯的名字命名的。

纳维首次建立了可以用于工程实际的弹性理论的数学表达形式,第一次将这套理论用于建筑并达到足够的精度。1819年,纳维定义了应力零线,并最终修正了伽利略的错误结果。1826年,他提出弹性模量概念,并将它当作独立于二阶面矩的材料性质。由于这些贡献,纳维通常被认为是现代结构分析的奠基人。

 

 

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泊肃叶(Jean-Louis-Marie Poi-seuille,1799~1869)

法国生理学家。泊肃叶在求学时代即已发明血压计用以测量狗主动脉的血压。他发表过一系列关于血液在动脉和静脉内流动的论文。1840-1841年发表的论文《小管径内液体流动的实验研究》对流体力学的发展起了重要作用。他在文中指出,流量与单位长度上的压力降并与管径的四次方成正比。这定律后称为泊肃叶定律。

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斯托克斯(George Gabriel stokes,1819~1903)

英国力学家、数学家。斯托克斯的主要贡献是对粘性流体运动规律的研究。纳维尔从分子假设出发,将欧拉关于流体运动方程推广,1821年获得带有一个反映粘性的常数的运动方程。1845年斯托克斯从改用连续系统的力学模型和牛顿关于粘性流体的物理规律出发,在《论运动中流体的内摩擦理论和弹性体平衡和运动的理论》中给出粘性流体运动的基本方程组,其中含有两个常数,这组方程后称“纳维尔-斯托克斯方程”,它是流体力学中最基本的方程组。1851年,斯托克斯在《流体内摩擦对摆运动的影响》的研究报告中提出球体在粘性流体中作较慢运动时受到的阻力的计算公式,指明阻力与流速和粘滞系数成比例,这是关于阻力的“斯托克斯公式”。斯托克斯发现流体表面波的非线性特征,其波速依赖于波幅,并首次用摄动方法处理了非线性波问题(1847年)。

斯托克斯对弹性力学也有研究,他指出各向同性弹性体中存在两种基本抗力,即体积压缩的抗力和对剪切的抗力,明确引入压缩刚度的剪切刚度(1845年),证明弹性纵波是无旋容胀波(?),弹性横波是等容畸变波(1849年)。

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马赫(Ernst Mach,1838~1916)

奥地利物理学家和哲学家。作为一个哲学家,马赫对当时物理学的许多基本观点持怀疑态度。他在其重要著作《力学》中对经典力学的时空观、运动观、物质观作了深刻的批判。他的思想对A爱因斯坦创立广义相对论起了一定的作用。广义相对论是对经典力学基本观念的彻底革新。马赫在《力学》中对力学史的研究也做出了贡献。

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雷诺(O. Reynolds,1842-1912)

英国力学家、物理学家和工程师。他于1883年发表了一篇经典性论文——《决定水流为直线或曲线运动的条件以及在平行水槽中的阻力定律的探讨》。这篇文章以实验结果说明水流分为层流与紊流两种形态,并提出以无量纲数Re(后被称为“雷诺数”)作为判别两种流态的标准。

雷诺于1886年提出轴承的润滑理论,1895年在湍流中引入有关应力的概念。雷诺兴趣广泛,一生著作很多,其中近70篇论文都有很深远的影响。这些论文研究的内容包括力学、热力学、电学、航空学、蒸汽机特性等。他的成果曾汇编成《雷诺力学和物理学课题论文集》两卷。

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布辛尼斯克(Joseph Valentin Boussinesq,1842~1929)

法国著名物理学家和数学家。在流体力学方面,他主要研究涡流、波动、固体物对液体流动的阻力、粉状介质的力学机理、流动液体的冷却方面。1877年,Boussinesq提出了浅水长波近似,建立了著名的Boussinesq方程,此后得到了广泛的应用和推广。

1877年,在他的论文"Théorie de '&Eacute;coulement Tourbillant" (Mem. Présentés par Divers Savants Acad. Sci. Inst. Fr., Vol. 23, pp. 46-50) 中首次提出湍流涡粘度假设,1897年,他出版了Théorie de l' écoulement tourbillonnant et tumultueux des liquides,这一著作对湍流和水动力学做出了巨大贡献。经查,湍流(turbulence)这个名词的提出多半应归功于布辛尼斯克。

此外,布辛尼斯克还对小密度差分层流中的浮力驱动流提出了著名的布辛尼斯克近似,在计及浮力的情况下,提出了简捷可靠的理论。他在弹性力学、岩土力学等方面也有卓越贡献。由于布辛尼斯克在流体力学的多个领域里都有贡献,至今很多流体力学著作中不能不提及他。例如,仅布辛尼斯克近似就有三种,分别涉及浅水波、涡粘度和浮力流(大多专指关于浮力流中的近似)。

 

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尼古拉·叶戈罗维奇·茹科夫斯基(1847~1921)

俄国力学家,茹科夫斯基对空气动力学的重要贡献在于建立了飞机机翼举力和环量之间的关系,这一关系是设计机翼剖面的理论基础。他在1904年发现产生机翼举力的原因,据此,1906~1907年的论文中给出可用来计算举力的一个定理。在得到这定理以后,他和他的学生C.A恰普雷金等于1910~1912年研究了它的应用,提出设计儒科夫斯基翼剖面的理论。此外,他还根据机翼理论求得螺桨叶片上的气流速度分布,这是飞机螺桨设计的理论根据。他还在许多研究工作中奠定飞机气动设计的基础,给出计算飞行纵向稳定性的办法和飞机结构强度的核算办法。开创了以无粘不可压缩流体位势流理论为基础的机翼理论,阐明了机翼怎样会受到举力,从而空气能把很重的飞机托上天空。机翼理论的正确性,使人们重新认识无粘流体的理论,肯定了它指导工程设计的重大意义。

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普朗特(Ludwig Prandtl,1875~1953)

德国物理学家,近代力学奠基人之一。于1913~1918年间提出了举力线理论和最小诱导阻力理论,后又提出举力面理论等。1925年以后建立威廉皇家流体力学研究所,并兼任所长。以后改所改名为普朗特流体力学研究所。

他在边界层理论、风洞实验技术、机翼理论、紊流理论等方面都做出了重要的贡献,被称作空气动力学之父。普朗特与蒂琼合著的《应用水动力学和空气动力学》于1931年出版。他的专著《流体力学概论》于1942年出版。他的力学论文汇编为3卷本《全集》,于1961年出版。

他创立了边界层理论、薄翼理论、升力线理论,研究了超声速流动,提出“普朗特-葛劳渥法则”,并与他的学生梅耶(Meyer)一起研究了膨胀波现象(即“普朗特-梅耶流动”),并首次提出超声速喷管设计方法。普朗特的开创性工作,将19世纪末期的水力学和水动力学研究统一起来,因而被称为“现代流体力学之父”。除了在流体力学中的研究工作,他还培养了很多著名科学家,其中包括冯•卡门、梅耶等著名流体力学家,对我国流体力学研究做出奠基工作的陆士嘉教授也曾是普朗特的学生。

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冯•卡门 (Theodore von Kármán,1881~1963)

冯•卡门他师从于哥廷根大学的路德维希•普朗特。1911年他归纳出钝体阻力理论,即著名的“卡门涡街”理论。这个理论大大改变了当时公认的气动力原则。这一研究后来很好的解释了1940年华盛顿州塔科马海峡桥在大风中倒塌的原因。

1930年,冯•卡门移居美国,指导古根海姆气动力实验室和加州理工大学第一个风洞的设计和建设。在担任该实验室主任期间,他还提出了附面层控制的理论,1935年又提出了未来的超声速阻力的原则。1938年,冯•卡门指导美国进行第一次超声速风洞试验,发明了喷气助推起飞技术,使美国成为第一个在飞机上使用火箭助推器的国家。

1939年,冯•卡门要求他的学生钱学森把两大命题作为他的博士论文的研究课题,从而建立崭新的“亚音速”空气动力学和“超音速”空气动力学。而其中一个命题就是著名的“卡门-钱公式”。这个公式是由冯•卡门提出命题,钱学森做出结果的。它是对亚声速气流中空气压缩性对翼型压强分布情况的计算,是“一种计算高速飞行着的飞机机翼表面压力分布情况”的科学公式。这个公式第一次发现了在可压缩的气流中,机翼在亚音速飞行时的压强和速度之间的定量关系。通俗地说来,就是要回答当飞机的飞行速度接近每秒为340米的音速时,空气的可压缩性对机翼和机身的升力的影响究竟有多大?“卡门-钱公式”回答了这个问题,准确的表达了这种量的关系,并且为实验所证明。

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泰勒(Geoffrey Ingram Taylor,1886~1975)

英国力学家。泰勒对力学的贡献是多方面的。在流体力学方面,他阐明了激波内部结构(1910年);对大气湍流和湍流扩散作了研究(1915年,1921年,1932年);得出了同轴两转动圆筒间流动的失稳条件(1923年),在研究原子弹爆炸中提出强爆炸的自模拟理论(1946年,1950年);指出了在液滴中起主要作用的是表面张力而不是粘性力(1959年)等。在固体力学方面,他对晶体中的位错理论(1934年),薄板穿孔中的塑性流动(1940年)和高速加载材料试验(1946年)也做出了贡献。1970年,他对流体力学中这种理论和实际相结合的方法作了总结性发言,后发表于1974年的《流体力学综述年刊》。泰勒自1909年到1974年间共发表科学论文200多篇, 编成《泰勒科学文集》, 共4卷,其中一卷为固体力学,三卷为流体力学。

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周培源(1902~1993)

江苏省宜兴县人。著名流体力学家、理论物理学家、教育家和社会活动家。九三学社社员、中国共产党党员。中国科学院院士,中国近代力学奠基人和理论物理奠基人之一。1945年,周培源在美国的《应用数学季刊》上,发表了题为《关于速度关联和湍流涨落方程的解》的重要论文,提出了两种求解湍流运动的方法,立即在国际上引起广泛注意,进而在国际上形成了一个"湍流模式理论"流派,对推动流体力学尤其是湍流理论的研究产生了深远的影响。被公推为以雷诺应力方程为出发点的工程湍流模式理论的奠基性工作。

50年代,周培源利用一个比较简单的轴对称涡旋模型作为湍流元的物理图像来说明均匀各向同性的湍流运动,并根据对均匀各向同性的湍流运动的研究,分别求得在湍流衰变后期和初期的二元速度的关联函数、三元速度关联函数。之后,他又进一步用"准相似性"概念将衰变初期和后期的相似条件统一为一个确定解的物理条件,并为实验所证实。从而在国际上第一次由实验确定了从衰变初期到后期的湍流能量衰变规律和泰勒湍流微尺度扩散规律的理论结果。他首先提出了以研究湍流的基本涡旋结构作为出发点,以某种典型旋涡作为湍流元,采用先求解后求平均的新方法,从而避免了传统湍流理论中纳维-斯托克斯方程出现不封闭性的致命弱点。根据这一想法,他与蔡树棠先生在1956年从粘性流体的纳维-斯托克斯方程出发,找到了均匀各向同性湍流在衰变后期的轴对称涡旋解。此后周先生又与是勋刚、李松年、黄永念、魏中磊、钮珍南等同志合作引进并验证了准相似条件,发展了均匀各向同性湍流理论。

80年代,周培源将这些结果推广到具有剪切应力的普通湍流运动中去,并引进新的逼近求解方法,以平面湍射流作例子,求得平均运动方程与脉动方程的联立解。经过半个世纪不懈努力,周培源的湍流模式理论体系已相当完整。

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德雷·柯尔莫哥洛夫(Андре́й Никола́евич Колмого́ров‎,1903~1987)

俄国数学家。柯尔莫哥洛夫对动力系统理论贡献十分丰富. 他开创了关于哈密顿系统的微扰理论与K(柯尔莫哥洛夫)系统的遍历理论。他把经典力学与信息论结合起来,在20世纪50年代,解决了非对称重刚体高速旋转的稳定性和磁力线曲面的稳定性. 在他的工作基础上,阿诺尔德和莫泽完成了以他们三人姓氏命名的KAM理论. 他在动力系统与遍历理论中引进了K熵,对于具有强随机性动力系统的内部不稳定性问题的分析起了重要作用。

关于湍流内部结构的研究,柯尔莫哥洛夫等人提出的统计理论占主导地位,他还引入了局部各向同性湍性的概念,从物理的观点对能量传播进行了考察,并利用考察的结果和量纲分析推导出能谱函数,即在雷诺数很大的平衡领域中的能谱E(K)∝K-5/3(其中,K是在波数空间内球的半径). 他的能谱函数目前已得到相当多的实验根据。

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朗道 (L.D. Landau,1908—1968 )

前苏联伟大的理论物理学家,郎道生平共发表一百多篇学术论文,涉及固体物理、原子核物理、等离子体物理、流体力学、天文学、量子力学和量子场论等各个领域。

1962年,朗道因“研究凝聚态物质的理论,特别是液氦的研究”而获得诺贝尔物理学奖。

按照朗道原来的计划,他的《理论物理学教程》应为九卷:

  1. 力学

  2. 场论;

  3. 量子力学;

  4. 相对论性量子理论(量子电动力学);

  5. 统计物理学;

  6. 流体力学;

  7. 弹性理论;

  8. 连续媒质电动力学;

  9. 物理动力学。

不幸,朗道本人因为车祸,第四和第九两卷来不及完成。他的合作者栗弗席兹教授按照当年他的原意和大纲,和其他人一起完成了这套巨著。

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钱学森(1911~2009)

世界著名科学家,空气动力学家,中国载人航天奠基人。钱学森在应用力学的空气动力学方面和固体力学方面都做过开拓性的工作;与冯·卡门合作进行的可压缩边界层的研究,揭示了这一领域的一些温度变化情况,创立了“卡门—钱近似”方程。与郭永怀合作最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。

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林家翘(1916~2013)

生于北京市,原籍福建省福州市。国际公认的力学和应用数学权威、天体物理学家。从40年代开始,他在流体力学的流动稳定性和湍流理论方面的工作带动了一代人的研究和探索。他用渐近方法求解了Orr-Sommerfeld 方程,发展了平行流动稳定性理论,确认流动失稳是引发湍流的机理,所得结果为实验所证实。他和冯.卡门一起提出了各向同性湍流的湍谱理论,发展了冯.卡门的相似性理论,成为早期湍流统计理论的主要学派 。

从20世纪60年代起,他进入天体物理的研究领域,创立了星系螺旋结构的密度波理论,成功地解释了盘状星系螺旋结构的主要特征,确认所观察到的旋臂是波而不是物质臂,克服了困扰天文界数十年的"缠卷疑难",并进而发展了星系旋臂长期维持的动力学理论。

在应用数学方面,他的贡献是多方面的,其中尤为重要的是发展了解析特征线法和WKBJ方法。在数学理论方面,他也有些贡献,其中最突出的是他证明了一类微分方程中的存在定理,用来彻底解决海森伯格论文中所引起的长期争议。他是当代应用数学学派的领路人。在美国有人将林家翘誉为"应用数学之父",有人说"他使应用数学从不受重视的学科成为令人尊敬的学科。

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洛伦茨(Lorenz,Edward Norton,1917~2008 )

 

美国气象学家,美国科学院院士。1963年获美国气象学会迈辛格奖,1969年获美国气象学会罗斯比研究奖章,1983年获瑞典皇家科学院克拉福德奖。1955年他利用有效位能概念讨论了大气环流维持的机理。1963年首次从确定的方程(后被称为洛伦茨方程)中计算模拟出非周期现象,从而提出用逐步延伸方法从事长期天气预报是不可能的观点。该文也被认为是研究非线性浑沌问题的第一篇论文。1967年出版的《大气环流的性质和理论》一书,精辟地阐述了大气环流研究工作的历史发展、现状和展望。还著有《动力学方程的最大简化》、《振荡力学》、《大气环流的低阶模式》、《用大的数值模式进行大气可预测性试验》等。

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詹姆斯•莱特希尔 (Michael James Lighthill,1924~1998)

20世纪世界上伟大的数学科学家之一,主要从事流体力学、应用数学等领域的科学工作,开创了飞行声学、非线性声学和生物流体动力学,最重要的贡献是理解并降低喷气引擎噪音的产生。1924年出生于法国巴黎,在Winchester中学名列前茅。1941年在剑桥大学三一学院读两年的战时学士速成班。二战后期,在Tedington的国家物理实验室(NPL)研究超音速飞行。1946~1959之间,受聘于Manchester大学,先担任高级讲师,后被聘为应用数学Bayer讲座教授,并领导一个流体力学研究小组。1964~1969年,是帝国大学的皇家学会教授,并开始研究生物流体力学。

河流运动波是指由高密度带(浓度)和低密度带组成的通过某种介质进行的整体物质运动形式。1955年首次由莱特希尔等(M.J.Lighthill and G.B.Whitham) 提出,认为其取决于两个基本因素:线密度及流域输移率。在较复杂的情况下,波的不同部分以不同的速度运动。拜格诺(R.A.Bagnold)曾用输沙率及平均颗粒浓度研究泥沙运动,兰宾等(W.B. Langbein and L. B. Leopold)则用其研究河床中浅滩的运动。此外,还用于河流裂点后退、阶地谷坡移动、河川径流、地表径流及洪峰运动路径的分析。

流体力学上的风云人物~膜拜一下

始发于微信公众号:工程事

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