概述:
路德维希·普朗特( ,1875.2.4-1953.8.15)是德国物理学家,现代力学的奠基人之一。
1901年至1904年任汉诺威大学和哥廷根大学教授。 1925年,担任马克斯·普朗克流体动力学研究所所长。 他最初学习的是机械工程,1899年获得弹性力学博士学位后,到一家工厂工作。 1900年,他去大学任教时,进行了水槽实验英语作文,观察了边界层及其分离现象物理学家 力学,得到了边界层方程及其解。 1904年后受聘在哥廷根大学建立应用力学系、空气动力学实验室和流体力学研究所,并从此从事空气动力学研究和教学。 他在边界层理论、风洞实验技术、机翼理论、湍流理论等方面做出了重要贡献,被称为空气动力学之父、现代流体力学之父。
主要贡献:
19世纪末,流体力学研究有两个相互排斥的方向。 一是数学理论流体力学或流体动力学,在当时已经达到了很高的水平,但计算结果与一些实验非常不一致。 另一个是水力学,主要是根据实验结果总结出半经验公式,并将其应用于工程实践。 普朗特的边界层理论将理论与实验结合起来,为现代流体力学奠定了基础。
普朗特非常重视观察和分析机械现象,培养了非凡的直觉洞察力,善于把握物理学的本质,总结数学方程。 他曾经说过:“当我相信自己对物理的本质有了深刻的理解之后物理学家 力学,我才想到了数学方程。方程的目的是告诉一个量的大小,而这个量是无法直观获得的。同时,也证明了结论是否正确。”
普朗特还研究了可压缩性问题,并提出了普朗特-格劳尔修正公式。 这个公式在第二次世界大战期间开始发挥作用,当时飞机的飞行速度接近音速。 普朗特还在流变学、弹性学和结构力学方面做出了许多贡献。
普朗特在固体力学方面也做出了许多贡献。 他的博士论文研究了长而窄的矩形截面梁的横向稳定性。 1903年,提出了解决圆柱体旋转问题的膜类比法。 他继承并推动了AJC Saint-开创的塑性流动研究。 T.von Kamen 在他的指导下完成的博士论文是关于圆柱体塑性区的屈曲问题。 普朗特还解决了受到窄带均匀压力的半无限体的塑性流动分析。 着有《普朗特全集》和《流体力学导论》。 此外,他还与OG Tijon 合着了《应用流体动力学和空气动力学》(1931)。
1901年在机械厂工作时,他发现了气流分离的问题。 后来,当他担任汉诺威大学教授时,他用自制的水箱观察了曲面周围的流动。 三年后,他提出了边界层理论,建立了物体周围流动的小型粘性边界层方程,解决了计算摩擦阻力、求解分离区、热交换等问题。 。 奠定了现代流体力学的基础。
普朗特对流体力学的其他贡献包括:
①风洞实验技术。 他认为模型实验对于研究空气动力学是必要的。 德国第一座风洞(参见空气动力学实验)建于1906年,哥廷根风洞建于1917年。开创了风洞模型实验技术,推动了空气动力学研究
②翼理论。 在实验的基础上,他于1913年至1918年提出了升力线理论和最小诱导阻力理论,后来又提出了升力面理论。 他提出升力线和升力面等理论,丰富了翼型的理论。 1918年至1919年间发表了相关著作,这就是“兰卡斯特-普兰特翼理论”。 后来普朗特还专门研究弯曲翼型的气动问题,提出了简化的薄翼理论。 这项工作使人们认识到翼尖效应对有限翼展机翼整体性能的重要性。 这项工作的主要贡献是指出了翼尖涡流和诱导阻力的性质。 在这些理论的指导下,飞机设计师第一次可以在飞机制造之前了解飞机的基本性能。
③湍流理论。 提出了层流稳定性和湍流混合长度的理论。 此外,还有亚音速相似定律和可压缩角膨胀流,后来称为普朗特-迈耶流。
④提出边界层理论,研究层流稳定性和湍流边界层,为计算飞机阻力、控制气流分离和计算热交换奠定了基础。
他还有关于气象学的创造性论文。 普朗特和蒂洪合着的《应用流体动力学和空气动力学》于1931年出版。他的专着《流体力学导论》于1942年出版,中译本于1974年出版。他的力学论文被编成三卷本。 1961年出版《全集》。
他创立了边界层理论、薄翼理论、升力线理论,研究了超音速流动,提出了普朗特-格洛弗定律,并与学生迈耶一起研究了膨胀波现象(é)。 - Meyer flow),并首次提出了超音速喷管设计方法。 普朗特的开创性工作统一了19世纪末的水力学和流体动力学的研究,被誉为“现代流体力学之父”。