理论教育 瑞士数学家伯努利的贡献与流体力学奠基——18世纪工程流体力学的崛起

瑞士数学家伯努利的贡献与流体力学奠基——18世纪工程流体力学的崛起

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:到了18世纪,第一次技术革命(蒸汽机)给近代自然科学的发展带来了黎明,工程流体力学也伴随其他科学有了较大的发展,并形成独立的学科。这时期对古典流体力学作出巨大贡献,被称为流体力学奠基人的是瑞士数学家伯努利,他在1738年出版的名著《流体动力学》中,建立了流体位势能、压强势能和动能之间的能量转换关系——伯努利方程。此外,他还确立了波动的基本微分方程和波速传播方式。

瑞士数学家伯努利的贡献与流体力学奠基——18世纪工程流体力学的崛起

到了18世纪,第一次技术革命(蒸汽机)给近代自然科学的发展带来了黎明,工程流体力学也伴随其他科学有了较大的发展,并形成独立的学科。这时期对古典流体力学作出巨大贡献,被称为流体力学奠基人的是瑞士数学伯努利(D.Bernoulli,1700—1782),他在1738年出版的名著《流体动力学》中,建立了流体位势能、压强势能和动能之间的能量转换关系——伯努利方程。在此历史阶段,诸学者的工作奠定了流体静力学的基础,促进了流体动力学的发展。

欧拉(L.Euler,1707—1783)是经典流体力学的奠基人,1755年发表《流体运动的一般原理》,提出了流体的连续介质模型,建立了流体平衡微分方程、连续性微分方程和理想流体的运动微分方程,并推证了伯努利积分,给出了不可压缩理想流体运动的一般解析方法。他提出了研究流体运动的两种不同方法及速度势的概念,并论证了速度势应当满足的运动条件和方程。另外,针对流体运动会产生摩擦阻力的现象,法国数学家达朗伯(J.leR.d′Alembert,1717—1783)于1744年提出“理想流动没有运动阻力”的著名假说,但此假说与实际有出入,(他还提出达朗伯原理),于是科学家和工程师又试图从实验的角度来解决工程流体力学的问题,这样又出现了一个新的分支——水力学。以后,它们在各自的道路上得到了新的发展。此时,还有法国数学家拉格朗日(J.L.Lagrange,1736—1813)提出了新的工程流体动力学微分方程,使工程流体动力学的解析方法有了进一步发展。他严格地论证了速度势的存在,并提出了流函数的概念,为应用复变函数去解析流体定常的和非定常的平面无旋运动开辟了道路。此外,他还确立了波动的基本微分方程和波速传播方式。至此,理论流体力学形成,它主要是利用数学解析的方法来试图解决工程流体力学的问题。(www.daowen.com)

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