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力学人物

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崔尔杰

崔尔杰,中科院院士,空气动力学家。生于山东济南。原籍河北高阳。1959年毕业于北京航空学院空气动力学专业。北京空气动力学研究所研究员。在国内率先开展航天器非定常气动力和流固耦合问题的研究,突破该领域多项关键技术;提出利用非定常激励进行流动控制获得高升力的方法并揭示其机制;建立和发展复杂飞行器外形考虑气动干扰的气动弹性分析新方法;发展涡致振动的非线性振子模型,提出抑制涡致振动的多种途径。领导和主持多项型号关键动力问题攻关和重大工程项目的开发工作。提出建立“地面效应空气-流体力学”的框架设想并对其研究内容作了充实与发展。开拓风工程和工业空气动力学应用研究,在结构风致振动、风力机气动弹性和体育流体研究等方面做出了创新工作。1999年当选为中国科学院院士。

崔尔杰,航天科技集团航天空气动力技术研究院研究员,中国科技大学工程科学学院院长,清华大学和北京航空航天大学兼职教授。曾任中国力学学会理事长、亚洲流体力学会副主席。从事航天飞行器非定常气动力与空气弹性、风工程与工业空气动力学等方面的理论与实验研究。为解决型号研制中遇到的许多空气动力学和空气弹性力学问题做出贡献;在非定常流与流动控制等基础研究方面,取得多项创新成果。对非定常增升机制、钝物体旋涡脱落模式、多物体干扰等提出新见解,发展了涡致振动的非线性振子模型,提出抑制涡致振动的多种途径,对工程实际有重要意义。主持被列入“国家火炬计划”的全垫升气垫船研制和被列入“九五”国家科技攻关计划及国家重大科技成果产业化计划的“地效飞行器”项目的技术工作,解决了一系列关键技术问题,已开发出多种型号投入国内和跨国航线运行。提出建立地面效应空气/流体动力学的框架设想并对其内容作了充实与发展。

崔尔杰从事航天飞行器非定常气动力与空气弹性、风工程与工业空气动力学等方面的理论与实验研究。为解决型号研制中遇到的动态气动载荷、颤振、抖振、风致振动、气动噪声、动稳定性等问题做出贡献在非定常流与流动控制等基础研究方面,取得多项创新成果。对非定常增升机制、钝物体旋涡脱落模式、多物体干扰等提出新见解,发展了涡致振动的非线性振子模型,提出抑制涡致振动的多种途径,对工程实际有重要意义。主持“国家火炬计划”的全垫升气垫船研制和“九五”国家科技攻关计划及国家重大科技成果产业化计划的“地效

飞行器”项目的技术工作,解决了一系列关键技术问题,已开发出多种型号投入国内和跨国航线运行。提出建立地面效应空气/流体动力学的框架设想并对其内容作了充实与发展。

铁摩辛柯系列丛书

(摘自科学网)

铁木辛柯Stephen Prokofievitch Timoshenko,СтепанПроко-фьевич

Тимошенко(1878~1972)

美籍俄罗斯力学家。1878年12月23日生于乌克兰的什波托夫卡,1972年5月29日卒于联邦德国。

生平

铁木辛柯1901年毕业于俄国彼得堡交通道路学院。服军役一年后,1902年回母校任实验讲师,次年到彼得堡工学院任讲师。1903~1906年开始了他的创造性工作,每年夏天都去德国格丁根大学,在著名学者F.克莱因、A.弗普尔和L.普朗特等人的指导下从事研究工作。1907~1911年任基辅工学院教授。1912~1917年在彼得格勒一些学院任教授。1920年7月到南斯拉夫任教。1922年受聘于美国费城振动专业公司,次年到匹兹堡的威斯汀豪斯(Westinghouse)电气公司,从事力学研究工作,设计成光弹性设备和电气火车头。1928年,他建立了“美国机械工程师学会力学部”。同年秋天到密歇根大学任教授,他先后组织了“每周力学讨论会”和“夏季应用力学讨论会”,后者有著名学者普朗特等人参加。1936年起,铁木辛柯到斯坦福大学任教授达二十年之久。1938年到苏联旅行,受到隆重接待,并写了《俄国工程教育》一书。他在密歇根大学和斯坦福大学培养了不少研究生,其中也有中国研究生。1965年迁居联邦德国,直至逝世。

著述

铁木辛柯在应用力学方面著述甚多。1904年他发表第一篇论文《各种强度理论》,次年发表《轴的共振现象》,首次考虑到质量分布的影响,并把瑞利方法应用于结构工程问题。1905年,他得出开口剖面薄壁杆扭转问题中扭矩T和转角嗞的关系:T=Cφ′-Dφ″(C为抗扭刚度,D为附加刚度)。1906年,他解决了用板的挠度微分方程去求板受压的临界值问题。以后又发表了关于弹性体稳定性问题的论文多篇,对船舶制造和飞机设计有指导意义。他最早把瑞利-里兹法应用到弹性稳定问题,从而获得十年一次的“茹拉夫斯基奖”。他不仅用能

量原理解决了稳定性问题,也把它用到梁和板的弯曲问题和梁的受迫振动问题。1911年以后,他主要研究弹性力学,解决了半圆剖面梁承受弯曲的剪力中心、对称剖面悬臂梁自由端承受横载荷的剪应力分布等问题。第一次世界大战期间,他在梁横向振动微分方程中考虑了旋转惯性和剪力,这种模型后来被称为“铁木辛柯梁”。1925年,他研究很有价值的圆孔周围的应力集中问题,1928年探讨了有实用意义的吊索桥刚度和振动问题。此后除授课和培养研究生外,他把精力主要用于编写书籍,计编写了《材料力学》、《高等材料力学》、《结构力学》、《工程力学》、《高等动力学》、《弹性力学》、《弹性稳定性理论》、《工程中的振动问题》、《板壳理论》和《材料力学史》等二十种书。这些书大多已有中译本。此外他还写了《俄国工程教育》和《自我回忆》两书。

1)铁摩辛柯的Engineering Mechanics,4th Edition (1956) 至今没有电子版,也无中文本。

2)铁摩辛柯的Advanced Dynamics (1948)至今没有电子版。刚建国时出过一个中文本,但现在也没有电子版。

3)铁摩辛柯的Strength of Materials ( I & II),目前网上流行的电子版是1941的第二版,一面两页,制作粗糙,清晰度很差。1956年,这部两卷本的著作经大规模补充和修订后推出了英文版第三版。中文版就是根据这个版本翻译的,这里提供的《高等材料力学》就是根据下册翻译的。迄今为止,英文第三版的电子版还未曾出现。

4)铁摩辛柯的Mechanics of Materials 是在Strength of Materials第三版上册的基础上,经扩充和修订而成,于1974年出版。此后,这本书由斯坦福大学的James Gere教授不断修订,第三版时还保留着Timoshenko的名字,但从那以后的后续版本便不再有Timoshenko的名字了。这里由别的网友提供的《材料力学》便是根据1974年的那个英文版翻译的,译者是胡仁礼先生,成书于1979年。这本书英文版的电子版至今不曾露面,虽然James Gere的同名教科书倒是有电子版,但已经不是真正意义的铁氏著作了。

5)铁摩辛柯的Elements of Strength of Materials,各版本都没有中文译本。英文也没有电子版。

6)铁摩辛柯的Vibration Problems in Engineering ,目前最新版是第五版,1990年出版。眼下网络上流行的电子版是1937年出的第二版,而这里给出的中文版是根据1974年的英文第四版翻译的。

7)铁摩辛柯的Theory of Structures,最新版是出自1965年的第二版,这里给出便是这一版的中文本。英文版的电子版至今不曾见过。

8)铁摩辛柯的Theory of Plates and Shells,最新版是出自1959年的第二版。这里给出的中文本就是根据这一版翻译的。目前,这个版本的英文电子版网上能找到清晰的PDF,将近21M(下面我将提供这个版本)。

9)铁摩辛柯的Theory of Elasticity,最新版是1970年出的第三版,这里提供的中文本就是依据这个版本翻译的。目前网络上传来传去的电子版是1951年的第二版,质量也很差。

10)铁摩辛柯的History of Strength of Materials于1952年出版,此后再无更新版本。这里提供的就是它的中文本。英文版的电子版至今未露过面。

11)铁摩辛柯的英文版论文集从未出过中文版,也没见过电子版。

12)铁摩辛柯的As I Remember出自1968年,至今不见电子版,也没有中文版。

最后我想就这里提供的中文版,略谈谈个人的一点看法。从上面可以看到,铁氏著作的中文版基本上都是从英文原版的最新或较新版翻译过来的。这里面,除了《结构理论》外,都是改革开放前面世的,当时的译者几乎清一色的著名学者,不少还是闻名遐迩的大家。他们严谨的学风,一丝不苟的工作态度,为我们这些后人留下这些译作,堪称“信、达、雅”的典范。由于本身都是行家,这些译者对原文的推敲已达到了近于苛刻的程度,任何错误、表述不清或不严密之处,他们都用脚注的方式加以说明。我曾花费巨大的气力,仔细研读过多绝大多数的铁氏原著及其中文本,我可以负责地说,经过这些行家仔细梳理过的铁氏著作的中文本,在质量上已经超过了原本(不包括《结构理论》,因为只看过中文版的序言,不敢乱说。)。这些译著的确是我们可敬的前辈们留给我们的宝贵遗产,是今后也恐怕再难见到的佳作。我们应该倍感珍惜,细心拜读。

郑泉水

(摘自清华大学航天航空学院网站)

郑泉水、男、1961年3月出生于江西省金溪县。1977年恢复高考后首届大学生(江西工学院),1982年获工民建专业学士学位。1982-93年作为江西工业大学土建系的教师,先后任工程力学助教(1983)、副教授(1987)和教授(1992);1983-85年北京大学应用数学专业在职硕士进修(导师为已故郭仲衡院士),1985年获湖南大学固体力学专业硕士学位(导师为杨德品和熊祝华教授),1989年直接申请并获得清华大学固体力学专业博士学

位(导师为黄克智院士)。1993年5月调往清华大学工程力学系任教授至今,且为博士生导师(1994)、责任教授和教育部长江特聘教授(1999)。曾分别作为英国皇家研究员(1990)、洪堡研究员(1991)、客座教授等,在英国Nottingham大学力学系、德国Aachen理工大学材料研究所、法国Grenoble力学研究所、美国加州大学Riverside校区机械系、新西兰Auckland大学工程科学系,以及台湾成功大学土木系、香港理工大学机械系等工作访问了5年多。目前还兼力学学报、应用数学和力学、力学进展、力学季刊和国际应用力学和工程等期刊的编委、常务编委、副主编等。

1980年代从事理性力学、非线性连续介质力学,尤其是有限变形转动有关的各种问题的研究,解决了140多年未能解决的Cauchy平均转动问题。1990年代前期为现代张量函数表示理论及其应用基础的建立,作出国际公认的决定性贡献,使得该领域面貌全新,并由此获得国内外诸多荣誉。1990年代后期致力于非均匀和各向异性材料的力学,建立了新的细观力学方法(IDD方法),并应用于材料损伤与失效、各向异性材料尤其是复合材料的本构方程、高分子材料及软组织不可逆大变形等问题。2000年开始研究纳米力学,在多壁碳纳米管作为十亿赫兹振荡器等方面作出了开创性成果,受到国际科学界和公众的广泛关注。共发表了100多篇期刊学术论文,主持了20余项研究项目。先后获得了二十多项国内外学术奖励和荣誉,包括:中国青年科技奖(1990)、政府特殊津贴(1991)、1993年度中国学者发表学术论文SCI收录数个人全国第4名(北京地区首名)、美国国际工程科学联合会及国际工程科学杂志杰出论文奖(首届唯一,1994)、国家教委科技进步一等奖(单人,1994)、宝钢教育基金会优秀教师一等奖(1994)、国家杰出青年科学基金(1995年A类、1998年C类)、首届清华大学学术新人奖(1995)、霍英东教育基金高等院校青年教师(研究类)一等奖和霍英东教育基金高等院校青年教师研究项目一等(1995年)、日本横山亮次优秀论文奖(1996)、中国青年科学家奖(1996)、入选国家百、千、万人才工程第1、2层次(1997)、香港曹光标高科技奖(1997)、国家有突出贡献中青年专家(1998)和教育部长江特聘教授(1999)等。

2010年国家最高科学技术奖获得者师昌绪和王振义

(摘自中国新闻网)

中共中央、国务院1月14日上午在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。中国科学院院士、金属学及材料科学家师昌绪和中国工程院院士、内科血液学专家王振义荣获2010年度国家最高科学技术奖。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席胡锦涛向他们颁奖。

据中国科学院网站介绍,师昌绪,金属学及材料科学家。河北徐水人。1945年毕业于国立西北工学院,获学士学位。1948年获美国密苏里矿冶学院硕士学位,1952年获欧特丹大学博士学位。1994年选聘为中国工程院院士。1995年当选为第三世界科学院院士。中国科学院金属研究所名誉所长、研究员、国家自然科学基金委员会特邀顾问。曾任中国工程院副院长。中国高温合金开拓者之一,发展了中国第一个铁基高温合金,领导开发我国第一代空心气冷铸造镍基高温合金涡轮叶片,可用作耐热、低温材料和无磁铁锰铝系奥氏体钢等,具有开创性。多次参加或主持制订中国有关冶金材料、材料科学、新材料全国科技发展规划;主持国家重点实验室、国家工程研究中心及国家重大科学工程的立项和评估工作。1980年当选为中国科学院院士(学部委员)。

据中国工程院网站介绍,王振义,内科血液学专家。江苏省兴化人。1948年毕业于上海震旦大学医学院,获博士学位。1992年当选为法国科学院外籍院士,2000年美国哥伦比亚大学授予荣誉科学博士学位。上海血液学研究所名誉所长,上海第二医科大学终身教授。自1954年起,从事研究血栓和止血,在国内首先建立血友病A与B以及轻型血友病的诊断方法。1980年起开始研究癌肿的分化疗法。1986年在国际上首先创导应用全反式维甲酸诱导分化治疗急性早幼粒细胞白血病,获得很高的缓解率,为恶性肿瘤在不损伤正常细胞的情况下,可以通过诱导分化疗法取得效果这一新的理论,提供了成功的范例。因而获得国际肿瘤研究奖五项,国内国家级奖七项(一项第一作者)。发表论文314篇,主编专著5本。1994年当选为中国工程院院士。

武际可:怀念胡海昌先生

发布日期:2011-02-24

2011年2月21日,我们尊敬的力学家,胡海昌院士永远离开了我们。胡海昌院士是第

三届中国力学学会副理事长、曾任中国振动工程学会理事长、两次和他人分享国家自然科学二等奖,并获得一次三等奖以及多项其他奖励。他不仅学问做得好,成绩斐然,而且诚恳待人,热心教学,在同事和学生中口碑很好。对于他的去世,我是很悲痛的,特别回忆有关他的几件事,以表纪念。

胡海昌先生的贡献是多方面的,他多年工作的主要部门与航天有关,这方面我不了解,也是门外汉,没有发言权。就我熟悉的固体力学方面他最具有影响力的工作至少有四项。

胡海昌最著名的工作是1954年发表在《物理学报》上的论文《弹性体力学与受范性体力学中的一般变分原理》。这篇论文提出的广义变分原理结果被世界上许多教科书、词典和百科全书称为胡海昌--鹫津久一郎原理。鹫津久一郎是日本学者,早年访问美国,在麻省理工学院卞学鐄教授指导下进行过研究。鹫津久一郎的广义变分原理是在1955年发表的。那些年代我国和西方国家交流很少。他们也没有看到胡海昌的文章,所以西方世界一直以鹫津久一郎原理称呼。一直到上世纪70年代,在美籍华人学者的推动下,西方才了解到中国胡海昌在这方面发表的最早的工作,包括鹫津久一郎本人后来也在自己的著作中以胡海昌—鹫津久一郎原理称呼。

胡海昌先生另外三项工作是关于各向异性弹性介质通解的工作、关于弹性力学边界积分方程的对偶提法和与王大钧合作关于弹性结构算子正定性的一般证明。

此外他在振动理论和板壳问题方面也作出了很好的工作。

胡海昌先生虽然长期身处研究单位,但对教学和培养后学一直抱有很大的热情。他曾经兼任北大力学系和浙江大学力学系的教授。尤其是和北大力学系的关系一直是非常密切。

1952年,北大力学专业刚成立。一共只有五位教员。其实是三位教员和两位临毕业的研究生。人民日报曾经报导过河北一个劳模靠三条驴腿办起了合作社,后来他们自己戏称是―三条驴腿‖办起了力学专业。那时教师力量显然不够,胡海昌就应周培源先生之邀给第一届力学专业的学生讲授弹性力学课。

1979年,力学专业经过文革的折腾在汉中待了十年后,重新搬回北京独立成为力学系。固体力学方面的教师几乎被折腾光。文革前原来固体力学有教授和讲师六名,后来只剩王大钧一名,还有几名助教。当时我被任命为副系主任,一次周培源校长问我,办系有什么困难,我说主要是人员流失太多,并且希望能够从外面聘请一些人来兼职,他说,你们提出来。后来在1979年底,到大连开有限元学术交流会,遇见了胡海昌先生,与他谈起想请他来北大力学系兼职,他愉快地答应了。回京后,我把这件事告知当时负责固体力学教研室的王大钧。他迅速拿着周培源先生给七机部五院领导的亲笔信,很快办成功胡海昌先生来北大兼职的各

项手续。后来在国务院审批第一批博士生导师时,他和王仁先生成为北大力学系在固体力学方向上的第一批博士生导师。

胡海昌在北大力学系的教学活动,包括主持讨论班、给研究生开包括振动理论和弹性力学变分原理等方面的新课,还亲自指导过多名博士和硕士研究生。我是作为先生的副导师参加过指导两名博士生。其中苏先樾就是北大力学系自己培养的第一名博士生。

在协助胡海昌先生指导研究生的过程中,从先生身上学到了许多东西。他对学术问题的敏锐鉴赏力、对研究问题的一丝不苟,一直深深感染着我。这两位博士生都非常勤奋,在与胡海昌先生接触中,先生不断关心和嘱咐他们,要善于用脑保护脑筋,不要开夜车把脑子弄得昏昏沉沉。胡海昌平时经常浏览学术文献,关注学术动态,一有心得便不断告诉我或研究生。对边界单元法和弹性力学问题的正定性问题的重要性,就是在和他讨论中,不断获得推进和解决的。两位博士生的博士论文都是有关计算力学方面的,他虽然对计算机不太熟悉,但对计算力学有关的理论关键问题把握得非常准确。论文事先都经过我仔细审读后,最后才交给胡海昌先生阅读定稿。他毫不马虎,真是字斟句酌,都提出多处改进的意见。

上一世纪80年代,由教育部委托在浙江大学力学系主办的一期针对教师的弹性力学讲习班,讲习班由浙江大学丁皓江教授主持,邀请胡海昌、王敏中和我三人,作为这次讲习班的主讲人。我和王敏中都分别承担一点讲课任务。同时在胡海昌先生讲课时都去听讲。因此对他在弹性力学变分原理方面的工作能够有系统的领悟。后来我们在弹性力学和变分原理方面都独立做过一些工作。特别王敏中发展了他对弹性力学通解的工作,对于成立的条件给出了严格的提法和证明。这些都是和与他不断交流分不开的。

现在先生永远离开了我们,不过先生的学术业绩,先生的高风亮节对学生和后人的感染将长留人间。人们将永远怀念先生。安息吧胡海昌先生!

2011年中国力学学会推荐院士候选人介绍——卢天健

卢天健,男,祖籍福建福州,1964年出生于四川成都,哈佛大学博士。现任西安交大副校长、教授,是改革开放后我国高校从海外直接聘请的第一位副校长, 2005年全职归国前是剑桥大学800年历史上第一位大陆华人教授。

卢天健教授长期致力于开展―超轻多孔材料‖及―生物组织热力学‖的基础和应用研究,目前是我国在这两个前沿学科分支的学术带头人、开拓者和连续两个973项目的首席科学家。他

的研究具有学科跨度大、前沿性强、原创性强等特点,所取得的成果体现在4本中英文专著、10篇JMPS(国际固体力学标志性期刊)论文、Adv Appl Mech和Appl Mech Rev综述各2篇以及300余篇其它论文中,被SCI收录186篇、他引1623次(近两年611次;h因子为22);获授权发明专利12项。

卢天健教授交叉融合力学、材料学、传热学、声学等学科,创造性地提出了―以多功能化为中心‖指导多孔材料研究的学术思想,系统阐述了制备过程中产生的孔结构缺陷对泡沫金属屈服行为的定量影响,发现基体材料的应变率敏感性决定了泡沫金属的应变率敏感性,提出的泡沫金属唯象弹塑性本构模型被命名为Chen-Lu模型;提出的基于微孔结构的导热与强制对流耦合模型被称为Lu-Stone-Ashby模型,提出了至今唯一能解释泡沫铝优异耐火特性的理论;提出了一种适用于低雷诺数的非稳态线形声学模型,获得了声学特性最优的梯度泡沫结构,建立了点阵结构夹层板的声辐射和结构传声模型;提出了多工况、多目标函数下的多孔材料优化设计方法。

卢天健教授交叉融合生物传热学、力学、解剖学和神经生理学,创立了―生物组织热力学‖的理论和方法研究体系,建立了刻画皮肤热力耦合响应的非傅立叶传热模型,提出了皮肤松弛行为的非线性粘弹性模型和衡量皮肤热损伤度的新方法;提出修正的H-H神经生理学模型,建立了神经信号调制、传输和感知等机制相耦合的统一疼痛模型,准确预测了疼痛水平和热/力刺激之间的定量关系;提出了评估并改进激光、微波等热疗技术的方法;从理论上证实并完善了牙齿热疼痛的流体动力学假说,定量阐释了为何冷刺激引发瞬时锐痛而热刺激引发钝痛这一长期困惑口腔医学界的现象。

卢天健教授治学严谨,作风正派,具有很强的组织协调能力、团队领导和合作能力,培养了一批基础扎实、素质全面的研究生和青年教师,累计培养国内外研究生56名,指导博士后15名。目前担任中国力学学会副理事长,教育部科技委数理学部副主任,曾获中国青年科学家奖、中国侨界贡献奖、陕西省科学技术一等奖(排名第1)、第八届全英传热学会议最佳论文等奖项,是SCI期刊Int J App Mech创始主编(共同)。

几位杰出工程师的力学贡献(一)

(武际可)

纵观力学的发展历史,可以看出,力学的发展一方面和探索天空的秘密相关,另一方面和解决工程技术问题相关。因此在力学发展的历史上,有两类学者发射出耀眼的光芒。前一类关注天空的学者如哥白尼、开普勒、伽利略、牛顿、高斯、庞卡莱、爱因斯坦等;后一类学者如阿基米德、斯提芬、雷诺、纳维、圣维南、普朗特、泰勒、冯卡门等。不过在一般力学史叙述中,对在解决工程技术问题的同时也发展和丰富了力学理论的杰出工程师却很少提到。本文就是要列举几位杰出的工程师在力学上的贡献。他们毕生所从事的职业是设计和制造或施工,不过他们并不满足停止于此,他们要从日常工作中发现新现象或提升出带普遍性的规律,上升为理论,从而推动力学学科的发展。

由于在文艺复兴以前,学者与工程师的分工并不像以后那样明显,例如像阿基米德、斯提芬,就既是学者也是工程师。所以我们只举比较近代职业明确的几位工程师为例来叙述。他们是达西、罗素、兰金、埃菲尔、兰彻斯特和太沙基六位。

达西(Henry Darcy ,1803-1858),法国供水和道桥工程师。

在他大学毕业后,于第戎(法国东部的城市)城市供水与道桥工程部门工作。1828年他被任命去打一口深井以解决当地的供水问题,结果以失败告终。后来他主张以距该市十多公里处的水库供水来解决用水问题。他总共用了十多公里的暗渠和28000m的管线,解决了上百条街道的主要建筑物的供水问题,而且是完全利用重力而无需一台水泵。后来他转到巴黎工作,担任供水和道桥部门的高级职位和指导。

达西在水工设计之余,关注流体流动规律的探求。他从在第戎供水工程中,就注意渗流的规律,后来在他1855年退休后,又进行实验验证,最终确立了现今所称的达西定律,即渗流的流速与压强的梯度成正比。这个定律是渗流运动的第一个定量的精确描述的定律,也可以说它开创了现代渗流力学。

达西的另外两项重要贡献是:一是发明了皮托管,以感受流体压差来测量流速的装置;二是提出了管道流动速度与压力差的关系,即现今所称的达西-维斯巴赫方程(Darcy-Weisbach equation),这个方程是

hl = f L V2/(2Dg)

其中hl 压力损失, f 粘性因子, L 是管长,D是管径, V 是平均流速, 而g 是重力加速度。值得注意的是,他在研究管道流动的时候已经注意到有边界层的现象。

达西的渗流规律最早描述是在他1856年的著作《第戎的供水》。达西关于皮托管和管流研究的结果在他1857年的著作《关于管流的实验研究》中有介绍。

罗素(John Scott Russell ,1808- 1882),英国海军工程师。

1825年罗素17岁时毕业于格拉斯哥大学,之后他在爱丁堡大学教授数学。1844年罗素移居伦敦,他组织了罗素造船公司,以生产游艇、小船、驳船和轮船为主。并且克服了种种困难建造了轮船大东方号,于1858年下水,并且于1860年的处女远航到达纽约。

1834年当他指导实验确定运河中船的最有效的设计时,注意到了在运河中的波动传播问题。他花了许多时间从理论上和实践上来研究波的传播问题。为此他在自己家里建造了一座专门研究波传播的水槽进行实际测量。并且得到了这些波是稳定的,其速度与波的大小有关,并且它的宽度和水深相关。此外还得到了一些波的合并于分开的规律。这就在定性上构成了现今所说孤立波的主要部分。

罗素在1842和1843年关于波动的精彩报告:―我相信我还是最好描述下首次亲身与之相识的情况来介绍这个现象。当时,我正在观看沿着狭窄水道由两匹马牵引向前的一只小船的运动。当小船骤然停止时,水道中为小船所推动的一大堆水却并不停止,水积聚在船头前面猛烈地激荡着,然后水浪突然呈现出个很大的、孤立的凸起,那是一个滚圆而光滑、周界分明的―水堆‖。它以巨大的速度向前滚动,而将小船留在它后面。这一水堆沿着水道继续行进并且没有明显地改变其形状或降低其速度。我骑马紧跟,并追上了它,它仍保持其原来的大约30英尺长、1英尺至l英尺半的高度以大约每小时8或9英里的速度滚滚向前。……这是我第一次有机会见到这样一个独一无二的现象。‖

这些结果都表述在罗素的两部著作《近代海军构筑物系统》(The Modern System of Naval Architecture(1864)). 与《广阔水域中的波传播》(The Wave of Translation in the Oceans of Wate(1895))中。

罗素的这些工作实际上是近代非线性孤立波研究的开始。孤立波后来受到许多科学家的重视,到二十世纪六、七十年代,形成物理、力学和应用数学的热门研究方向。

最后还值得一提的是,1842年多普勒发表了他的多普勒效应的理论结果后,罗素是最早进行实验来验证多普勒效应。

兰金(William John Macquorn Rankine,1820-1872),英国著名的工程师。

兰金出生于苏格兰一个从事法律与银行业的家庭。从1834年起,他在军事与海军学院学习数学。1836年转入爱丁堡大学学习物理和自然哲学。早年在J.B.麦克尼尔指导下成为工程师,1855年起担任格拉斯哥大学土木工程和力学系主任。1853年被选为英国皇家学会会

员。

兰金最重要的贡献是他系统地发展了蒸汽机或者说一般的热机的理论,在1849年,他发现了饱和蒸汽压与温度的关系,他利用这一理论建立了对于有潜热液体的气体的温度压力和密度的关系。由此他准确解释了饱和蒸汽的表观比热为负值的奇怪现象。其后兰金进一步把这些结果应用于能量守恒定律的更为广义的表述,继承和发扬了托马斯杨关于能量的概念。利用热力学理论,他给出了在气体激波传播时激波前后物理量的关系,这种关系后人也称为兰金-于戈尼奥条件(Rankine–Hugoniot condition)。

兰金是最早关注金属疲劳问题的学者。早在1840年,他就注意到车轴断裂开始于脆性裂纹的增长,特别是1842年凡尔赛发生的一次火车机车车轴断裂事故,造成50名乘客丧生。他发现裂纹是从车轴的颈部应力集中的地方逐渐扩展造成的。随后由于另一位从事土木、造船和结构的著名工程师费尔贝恩(Sir William Fairbairn, 1789 –1874)的研究,才揭示了再重复应力作用下,金属的强度减弱的现象,这就是金属疲劳现象的发现。

兰金在土力学、挡土墙和边坡稳定方面、在造船与结构力学方面都已重要的研究工作。他主编的《应用力学手册》(1858)是一部在工程界影响深远的参考书。

兰金的才能是多方面的,他是一位有相当水平的业余歌唱家,钢琴弹得很好,还善于大提琴演奏,此外还写过不少诗歌。兰金终身未娶。

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