Ludwig Prandtl - Ludwig Prandtl

Ludwig Prandtl
Prandtl portrait.jpg
Ludwig Prandtl
narozený(1875-02-04)4. února 1875
Freising, Horní Bavorsko, Německá říše
Zemřel15. srpna 1953(1953-08-15) (ve věku 78)
Göttingen, západní Německo
NárodnostNěmec
Alma materTechnická univerzita v Mnichově, RWTH Cáchy
Známý jakoMezní vrstva
Teorie směšovací délky
Teorie zvedací čáry
Membránová analogie
Prandtlův stav
Prandtl číslo
Expanzní ventilátor Prandtl – Meyer
Funkce Prandtl – Meyer
Prandtl-Batchelorova věta
Prandtl – Glauertova transformace
Prandtl – Glauertova jedinečnost
Prandtl – Tomlinsonův model
OceněníAckermann – Teubner Memorial Award (1918)
Medaile Daniela Guggenheima (1930)
Medaile Wilhelma Exnera 1951
Vědecká kariéra
PoleAerodynamika
InstituceUniverzita v Göttingenu,
Technická univerzita v Hannoveru
TezeNaklápěcí jevy, případ nestabilního elastického vyvážení (1899)
Doktorský poradceSrpna Föppl
DoktorandiAckeret, Blasius, Busemann, Munk, Nikuradse, Pohlhausen, Schlichting, Tietjens, Tollmien, von Kármán, Timošenko, Vâlcovici, Vishnu Madav Ghatage a mnoho dalších (celkem 85).

Ludwig Prandtl (4. února 1875 - 15. srpna 1953)[1] byl Němec fluidní dynamik, fyzik a letecký vědec. Byl průkopníkem ve vývoji důsledných systematických matematických analýz, které použil pro základ vědy aerodynamika, které se staly základem aplikované vědy o letecké inženýrství.[2] Ve dvacátých letech vyvinul matematický základ pro základní principy podzvukový zejména aerodynamika; a obecně až do transonic rychlosti. Jeho studie identifikovaly mezní vrstva, tenkých profilů křídel a teorií zvedací šňůry. The Prandtl číslo byl pojmenován po něm.

Raná léta

Prandtl se narodil v roce Freising, blízko Mnichov, v roce 1875. Jeho matka trpěla zdlouhavou nemocí a v důsledku toho Ludwig trávil více času se svým otcem, profesorem inženýrství. Jeho otec ho také povzbuzoval, aby pozoroval přírodu a přemýšlel o svých pozorováních.

Vstoupil do Technische Hochschule Mnichov v roce 1894 a promoval s Ph.D. pod vedením profesora Augusta Foeppla za šest let.[3] Jeho práce v Mnichově spočívala v mechanice těles a jeho prvním zaměstnáním byl inženýr navrhující tovární zařízení. Tam vstoupil do pole mechanika tekutin kde musel navrhnout sací zařízení. Po provedení několika experimentů přišel s novým zařízením, které fungovalo dobře a spotřebovalo méně energie než to, které nahradilo.

Pozdější roky

V roce 1901 se Prandtl stal profesorem mechaniky tekutin na technické škole v Hannoveru, později na Technické univerzitě v Hannoveru a nyní University of Hannover. Právě zde vyvinul mnoho ze svých nejdůležitějších teorií. 8. srpnath 1904 vydal průkopnický papír, Über Flüssigkeitsbewegung bei sehr kleiner Reibung (O pohybu tekutin při velmi malém tření), na třetím mezinárodním matematickém kongresu v Heidelberg[4][5][6]. V této práci popsal mezní vrstva a jeho význam pro táhnout a zefektivnění. Článek také popsal oddělení toku v důsledku mezní vrstvy jasně vysvětlující pojem stánek poprvé. Několik jeho studentů se pokusilo o uzavřená forma řešení, ale selhala, a nakonec je i nadále široce používána aproximace obsažená v jeho původním příspěvku.

Efekt papíru byl tak velký, že se Prandtl stal ředitelem Ústav technické fyziky na Univerzita v Göttingenu později v tomto roce. Během příštích desetiletí z něj vyvinul aerodynamickou elektrárnu, která vedla svět až do konce roku druhá světová válka. V roce 1925 se univerzita otočila ze své výzkumné paže a vytvořila Kaiser Wilhelm Institute for Flow Research (nyní Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organisation ).

Následující dřívější vede o Frederick Lanchester v letech 1902–1907 pracoval Prandtl Albert Betz a Max Munk o problému užitečného matematického nástroje pro zkoumání vztlaku z křídel "skutečného světa". Výsledky byly publikovány v letech 1918–1919, tzv Teorie křídla Lanchester-Prandtl. Rovněž provedl konkrétní doplňky ke studiu vyklenutí profily křídel, jako ti na první světová válka letadla a zveřejnil zjednodušený teorie tenkých profilů pro tyto designy. Tato práce vedla k poznání, že na jakémkoli křídle konečné délky se účinky konců křídel staly velmi důležitými pro celkový výkon a charakterizaci křídla. Byla zahrnuta značná práce týkající se povahy indukovaný odpor a koncem křídel víry, které byly dříve ignorovány. Prandtl ukázal, že eliptické rozložení výtahu po celém rozsahu je nejúčinnější a poskytuje minimální indukovaný odpor pro dané rozpětí. Tyto nástroje umožnily konstruktérům letadel provést smysluplné teoretické studie o jejich letadlech před jejich stavbou.

Ludwig Prandtl 1904 se svým kanálem pro testování tekutin

Prandtl později rozšířil svou teorii k popisu rozložení zdvihu podobného zvonu, získaného vymýváním konců křídel, dokud nebylo dosaženo negativního zdvihu, což poskytlo minimální indukovaný odpor pro danou hmotnost letadla, což také naznačuje, že nepříznivé síly vybočení lze čelit pouze aerodynamika špičky křídla, ale tato nová teorie byla do značné míry ignorována. V 21. století tuto myšlenku potvrdil americký inženýr Al Bowers, který své experimentální křídlo nazval PRANDTL-D.[7]

Prandtl a jeho student Theodor Meyer vyvinuli první teorie nadzvukový rázové vlny a tok v roce 1908. The Expanzní ventilátory Prandtl-Meyer povoleno pro stavbu nadzvukové aerodynamické tunely. Do 20. let, kdy pracoval, měl málo času na další řešení problému Adolf Busemann a vytvořil metodu pro konstrukci nadzvukové trysky v roce 1929. Dnes jsou všechny nadzvukové aerodynamické tunely a raketové trysky navrženy stejnou metodou. Plný rozvoj nadzvukových schopností by musel počkat na práci Theodore von Kármán, student Prandtl v Göttingenu.

V roce 1922 Prandtl spolu s Richard von Mises, založil GAMM (Mezinárodní asociace aplikované matematiky a mechaniky).[8] a jeho předsedou byl od roku 1922 do roku 1933. Do roku 1945 úzce spolupracoval také s RLM.

Další práce zkoumaly problém stlačitelnost při vysokých podzvukových rychlostech, známých jako Prandtl-Glauertova korekce. To se stalo velmi užitečné během druhé světové války, protože letadla se poprvé začala přibližovat k nadzvukovým rychlostem. Pracoval také na meteorologie, plasticita a strukturální mechanika.

Prandtl a Třetí říše

Po Hitler vzestup k moci a zřízení Třetí říše, Prandtl pokračoval ve své roli ředitele Společnosti Kaisera Wilhelma. Během tohoto období nacistické ministerstvo letectví vedené Hermann Göring, často používal mezinárodní pověst Prandtla jako vědce k propagaci německé vědecké agendy. Zdá se, že Prandtl šťastně sloužil jako velvyslanec nacistického režimu, psal v roce 1937 a NACA zástupce „Věřím, že fašismus v Itálii a národní socialismus v Německu představují velmi dobré počátky nového myšlení a ekonomiky.“ Prandtlova podpora režimu je patrná z jeho dopisů G. I. Taylor a jeho manželka v letech 1938 a 1939. Prandtl s odkazem na zacházení nacistů s Židy napsal: „Boj, který Německo bohužel muselo proti Židům bojovat, byl nezbytný pro jeho sebezáchovu.“ Prandtl také tvrdil, že „Pokud bude válka, vina, která ji způsobila politickými opatřeními, je tentokrát jednoznačně na straně Anglie.“[9]

Publikace

  • Paul Peter Ewald, Theodor Pöschl, Ludwig Prandtl; autorizovaný překlad J. Dougall a W.M. Děkané Fyzika pevných látek a tekutin: s nedávným vývojem Blackie a syn (1930).
  • Tietjens, Oskar Karl Gustav; Prandtl, Ludwig (1957). Základy hydro- a aeromechaniky. Courier Corporation. ISBN  978-0-486-60374-2.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
  • Prandtl, Ludwig (1952). Základy dynamiky tekutin: S aplikacemi v hydraulice, letectví, meteorologii a dalších předmětech. Hafner.CS1 maint: ref = harv (odkaz)

Smrt a poté

Göttingen, městský hřbitov: hrob Ludwiga Prandtla

Prandtl pracoval v Göttingen až do své smrti 15. srpna 1953. Jeho práce v dynamika tekutin se dodnes používá v mnoha oblastech aerodynamika a chemické inženýrství. On je často označován jako otec moderní aerodynamiky.

Kráter Prandtl na vzdálená strana z Měsíc je pojmenován na jeho počest.

The Ludwig-Prandtl-Ring uděluje Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt na jeho počest za mimořádný přínos v oblasti leteckého inženýrství.

V roce 1992 byl Prandtl uveden do Mezinárodní vzdušná a vesmírná síň slávy na San Diego Air & Space Museum.[10]

Pozoruhodné studenty

Viz také

Poznámky

  1. ^ Busemann, A. (1960). „Ludwig Prandtl. 1875-1953“. Biografické monografie členů Královské společnosti. 5: 193–205. doi:10.1098 / rsbm.1960.0015.
  2. ^ Eckert, Michael (2006). „Počátky mechaniky tekutin v Göttingenu, 1904–14“. Úsvit dynamiky tekutin: disciplína mezi vědou a technologií. Weinheim: Wiley-VCH. 31–56. ISBN  3-527-40513-5.
  3. ^ Johanna Vogel-Prandtl. „Ludwig Prandtl“ (PDF). David A. Tigwell (trans.). Universitätsverlag Göttingen, Německo, 2014.
  4. ^ Tollmien, Walter; Schlichting, Hermann; Görtler, Henry; Riegels, F. W. (1961), Tollmien, Walter; Schlichting, Hermann; Görtler, Henry; Riegels, F. W. (ed.), „Über Flüssigkeitsbewegung bei sehr kleiner Reibung“, Ludwig Prandtl Gesammelte Abhandlungen: zur angewandten Mechanik, Hydro- und Aerodynamik (v němčině), Springer Berlin Heidelberg, str. 575–584, doi:10.1007/978-3-662-11836-8_43, ISBN  9783662118368
  5. ^ Anderson, John D. (2005). „Hraniční vrstva Ludwiga Prandtla“. Fyzika dnes. 58 (12): 42–48. Bibcode:2005PhT .... 58l..42A. doi:10.1063/1.2169443. ISSN  0031-9228.
  6. ^ Sympozium IUTAM k stoletému výzkumu mezních vrstev: sborník sympozia IUTAM konaného v DLR-Göttingen, Německo, 12. – 14. Srpna 2004. Mezinárodní unie teoretické a aplikované mechaniky. Dordrecht: Springer. 2006. ISBN  1402041497. OCLC  122941795.CS1 maint: ostatní (odkaz)
  7. ^ „AMA Expo představuje Dryden's Al Bowers, Prandtl Wing“. NASA. 7. ledna 2014. Citováno 2016-05-27. Prandtl
  8. ^ „GESELLSCHAFT für ANGEWANDTE MATHMATIK und MECHANIK“. Citováno 2018-10-21.
  9. ^ Eckert, Michael (2006). Úsvit dynamiky tekutin: disciplína mezi vědou a technologií. Weinheim: Wiley-VCH. ISBN  3-527-40513-5.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
  10. ^ Sprekelmeyer, Linda, ed. (2006). These We Honour: The International Aerospace Hall of Fame. San Diego: Donning Co. ISBN  978-1-57864-397-4.

externí odkazy

Akademické kanceláře
Nový titul Ředitel aerodynamické laboratoře
Univerzita v Göttingenu
1904–1936		Uspěl
Albert Betz