2011年6月12日 星期日

普朗特 Pulangte Ludwig Prandtl(L.)

【生卒】:1875~1953

德國力學家。近代力學奠基人之一。1875年2月4日生于弗賴辛,1953年8月15日卒于格丁根。

普朗特在大學時學機械工程,后在慕尼黑工業大學A.弗普爾(1854~1924)教授指導下攻彈性力學,1900年得博士學位。1901年在一機械廠工作中,因改進用管道抽吸廢屑的裝置發現了氣流分離問題;后來在漢諾威大學任教授時,用自制水槽觀察曲面流動現象,三年后提出邊界層的理論。他在1904年海德堡國際數學大會上宣讀關于邊界層的論文(全名是《論粘性很小的流體的運動》),受到格丁根大學數學教授F.克萊因的賞識,克萊因推薦他擔任格丁根大學應用力學系主任,后又支持他建立并主持空氣動力實驗所和威廉皇家流體力學研究所。在近半個世紀中,普朗特注意理論與實際的聯系,在力學方面取得許多開創性的成果。

19世紀末,流體力學研究有兩個互不相通的方向。一個是數學理論流體力學或水動力學,當時已達到較高水平,但計算結果與一些實驗很不相符。另一個是水力學,它主要根據實驗結果歸納出半經驗公式,應用于工程實際。普朗特的邊界層理論把理論和實驗結合起來,奠定了現代流體力學的基礎。

普朗特重視觀察和分析力學現象,養成非凡的直觀洞察能力,善于抓住物理本質,概括出數學方程。他曾說:“我只是在相信自己對物理本質已經有深入了解以后,才想到數學方程。方程的用處是說出量的大小,這是直觀得不到的,同時它也證明結論是否正確。”

普朗特在流體力學方面的主要貢獻有:①邊界層理論。他在觀察、實驗的基礎上,提出繞物體流動的小粘性邊界層方程,為計算摩擦阻力、求解分離區和熱交換等問題奠定了基礎。②風洞實驗技術。他認為研究空氣動力學必須作模型實驗。1906年建造了德國第一個風洞,1917年又建成格丁根式風洞。③機翼理論。在實驗基礎上,他于1913~1918年提出了舉力線理論和最小誘導阻力理論,后又提出舉力面理論等,為機翼理論作出了卓越的貢獻。④湍流理論。提出層流穩定性和湍流混合長度理論。此外還有亞聲速相似律和可壓縮繞角膨脹流動,后被稱為普朗特-邁耶爾流動。他在氣象學方面也有創造性論著。

普朗特在固體力學方面也有不少貢獻。他的博士論文(1899)探討了狹長矩形截面梁的側向穩定性。1903年提出了柱體扭轉問題的薄膜比擬法,后來被A.A.格里菲思和G.I.泰勒用來確定各種復雜截面形狀柱體的抗扭剛度。他繼承并推廣了 A.J.C.B.de圣維南所開創的塑性流動的研究。T.von卡門在他指導下完成的博士論文(1910)是關于柱體塑性區的屈曲問題。普朗特還解決了半無限體受狹條均勻壓力時的塑性流動分析(1921)。他在塑性力學方面也有開創性的研究。

普朗特培養了許多國際知名的力學家,除近代力學另一奠基人卡門外,還有J.阿克萊特、A.L.納戴、W.普拉格等。S.P.鐵木辛柯和J.P.鄧哈托也曾跟他作過研究工作。

普朗特在應用力學、水動力學和空氣動力學方面的全部論文匯編為《全集》,共3卷,1961年出版。他的流體力學專著《流體力學概論》,1942年出版,中譯本1974年出版,1981年出增訂本。此外,他與O.G.蒂瓊合寫《應用水動力學和空氣動力學》,1931年出版。

《中國大百科全書 力學》 Author :陸士嘉
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