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对流体力学做出巨大贡献的杰出历史人物

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对流体力学做出巨大贡献的杰出历史人物

    时间:2012-9-4     点击率:39036

    
对流体力学做出巨大贡献的杰出历史人物


伯努利(Daniel I Bernoulli ,1700~1782年)

    瑞士著名科学世家伯努利家族的重要成员之一。1700年1月29日出生于荷兰的格罗宁根。1782年3月17日卒于格罗宁根,终生独身。1726~1733年在俄国圣彼堡科学院主持数学部。伯努利具有坚实的数学基础和敏锐的洞察力,解决问题往往表现出他的独创性。1725~1749年间,他曾十次获得法国科学院的奖金。第一次获奖时仅24岁,当时他设计了一架用于海上测定时间的漏壶。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。

欧拉 (Leohard Euler,1707~1783年)

    瑞士数学家、力学家。1707年4月15日生于瑞士巴塞尔,1783年9月13日卒于俄国彼得堡。1727年,欧拉接受伯努利的建议,到俄国彼得堡科学院工作,1733年起继伯努利担任该院数学部主任。1735年因劳累导致右目失明。1741年应邀到德国任柏林科学院院士,在柏林的25年间撰写了大量著作,其中大部分送彼得堡科学院发表。1766年回俄国,不久全盲,但仍继续从事科学研究,如对当时的难题—月球运动理论进行的综合研究。研究成果由他口述,在大石板上书写数学式,再由其子笔录。欧拉一生虽历尽挫折,但仍勤奋工作终身。逝世当天下午,他还在石板上进行演算,黄昏进餐时讨论计算新发现的天王星轨道的方案,夜晚中风去世。
    欧拉是18世纪著述最多的数学家,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。他同他的后继者J.-L.拉格朗日一起完成了数学由用综合方法到用分析方法的过渡。但是,两人在风格上迥然不同,欧拉以具体、细致著称,拉格朗日则以善于抽象、概括见长。
    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。
    欧拉写有专著和论文800多种。1911年起出版《欧拉全集》计划出74卷,已出72卷。他的著作大部分是用拉丁文写的。

拉格朗日(Joseph-Louis Lagrange ,1735~1813年)

    法国力学家、数学家。1736年1月25日生于意大利都灵,1813年4月10日卒于巴黎。
    拉格朗日20岁以前在都灵炮兵学校教数学课。1756年被选为柏林科学院外籍院士。1766年赴柏林科学院接替L欧拉,担任物理数学部主任,直到1787年离开柏林到巴黎定居为止。1789年法国革命后,他从事度量衡米制改革,担任法国经度局*委员,并讲授课程。1795年巴黎综合工科学校成立,他和该校创立者G蒙日(1746~1818年)一起担任主要的数学教员。他被拿破仑任命为参议员,封为伯爵,死后葬于巴黎先贤祠。
    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。
    * 注:自从人类知道地球是圆球之后,就提出了经度和纬度这个概念。纬度测量相对简单些,天上的星星随着地球的自转自东向西运动着,海员们就可以在夜晚通过测量北极星和其他一些星体的位置来判断自己所处的纬度。但经度测量则相当麻烦,人们无法像测量纬度那样来测量经度。18世纪初叶,英国国会成立了经度委员会,法国成立了经度局,分别负责解决经度测量这难题。

 斯托克斯(George Gabriel stokes,1819~1903年)