L.普朗特:现代力学的奠基人
L.普朗特:现代力学的奠基人
L.普朗特是德国著名的力学家,也是近代力学的重要奠基人之一。他于1875年2月4日出生于弗赖辛,1953年8月15日在格丁根逝世。
人物简介
普朗特在大学期间学习机械工程,后在慕尼黑工业大学A.弗普尔教授的指导下研究弹性力学,并于1900年获得博士学位。1901年,在一家机械厂工作期间,他因改进管道抽吸废屑装置而发现了气流分离问题。后来在汉诺威大学任教时,通过自制水槽观察曲面流动现象,经过三年的研究,提出了具有开创性的理论。1904年,他在海德堡国际数学大会上宣读了关于边界层的论文(全名是《论粘性很小的流体的运动》),这篇论文受到了格丁根大学数学教授的高度评价。克莱因教授推荐他担任格丁根大学应用力学系主任,并支持他建立和主持空气动力实验所及威廉皇家流体力学研究所。在近半个世纪的职业生涯中,普朗特始终注重理论与实际的结合,在力学领域取得了许多开创性成果。
学术研究方向
19世纪末,力学研究主要分为两个互不相通的方向:一个是数学理论流体力学或水动力学,虽然已达到较高水平,但计算结果与实验数据常有出入;另一个是水力学,主要基于实验结果归纳出半经验公式应用于工程实践。普朗特的边界层理论成功地将理论与实验相结合,奠定了现代流体力学的基础。
普朗特非常重视观察和分析力学现象,这使他具备了非凡的直观洞察力。他善于抓住物理本质,将其概括为数学方程。他曾说:“我只是在相信自己对物理本质已经有深入了解以后,才想到数学方程。方程的用处是说出量的大小,这是直观得不到的,同时它也证明结论是否正确。”
研究贡献
普朗特在流体力学方面的贡献主要包括:
- 边界层理论:基于观察和实验,提出了绕物体流动的小粘性边界层方程,为计算摩擦阻力、求解分离区和热交换等问题奠定了基础。这一理论将理论与实验相结合,奠定了现代流体力学的基础。
- 风洞实验技术
- 机翼理论
- 湍流理论
在固体力学方面,他的贡献同样卓著:
- 博士论文(1899)探讨了狭长矩形截面梁的侧向稳定性
- 1903年提出了柱体扭转问题的薄膜比拟法
- 继承并推广了A.J.C.B.de圣维南所开创的塑性流动研究
- T.von卡门在他指导下完成的博士论文(1910)是关于柱体塑性区的屈曲问题
- 1921年解决了半无限体受狭条均匀压力时的塑性流动分析
- 在塑性力学方面也有开创性研究
个人贡献
普朗特培养了许多国际知名的力学家,除近代力学另一奠基人卡门外,还有J.阿克莱特、A.L.纳戴、W.普拉格等。J.P.邓哈托也曾跟他作过研究工作。
普朗特在应用力学、水动力学和空气动力学方面的全部论文汇编为《全集》,共3卷,于1961年出版。他的流体力学专著于1942年出版,中译本于1974年出版,1981年出增订本。此外,他与O.G.蒂琼合写的《应用水动力学和空气动力学》于1931年出版。