Osborne Reynolds - Osborne Reynolds

Osborne Reynolds
OsborneReynolds.jpg
Osborne Reynolds v roce 1903
narozený(1842-08-23)23. srpna 1842
Belfast, Irsko
Zemřel21. února 1912(1912-02-21) (ve věku 69)
Watchet, Somerset, Anglie
NárodnostSpojené království Velké Británie a Irska
Alma materQueens 'College, Cambridge
Victoria University of Manchester
Známý jakoDynamika tekutin, Reynoldsovo číslo
OceněníKrálovská medaile (1888)
Daltonova medaile (1903)
Vědecká kariéra
PoleFyzika, Strojírenství

Osborne Reynolds FRS (23 srpna 1842-21 února 1912) byl inovátor v chápání dynamika tekutin. Samostatně jeho studie přenosu tepla mezi pevnými látkami a tekutinami přinesly vylepšení designu kotle a kondenzátoru. Celou svou kariéru strávil v tom, co je nyní University of Manchester.

Život

Osborne Reynolds se narodil v roce Belfast a brzy nato se přestěhoval s rodiči do Dedham, Essex. Jeho otec pracoval jako ředitel školy a kněz, ale byl také velmi schopným matematikem se silným zájmem o mechaniku. Otec vyňal řadu patentů na vylepšení zemědělské techniky a syn mu připisuje, že byl jeho hlavním učitelem jako chlapec. Reynolds projevoval časnou schopnost a zálibu ve studiu mechaniky. V jeho pozdním mladistvém věku, rok před nástupem na univerzitu, pracoval jako učeň v dílně Edwarda Hayese, známého stavitele lodí v Stony Stratford, kde získal praktické zkušenosti s výrobou a vybavením pobřežních parníků (a získal tak včasné zhodnocení praktické hodnoty porozumění dynamice tekutin).

Osborne Reynolds se zúčastnil Queens 'College, Cambridge a promoval v roce 1867 jako sedmý kovboj, honák v matematice.[1] Vybral si studium matematiky na Cambridge, protože podle jeho vlastních slov v jeho žádosti o profesuru z roku 1868: „Z mých nejranějších vzpomínek jsem měl neodolatelnou zálibu v mechanice a fyzikálních zákonech, na nichž je mechanika jako věda založena ... moje pozornost byla věnována různým mechanickým jevům, pro jejichž vysvětlení jsem zjistil, že znalost matematiky je nezbytná. “[2] V roce, který bezprostředně následoval po absolvování Cambridge, nastoupil na místo u strojírenské firmy, tentokrát jako praktický stavební inženýr v Londýně (Croydon ) kanalizační dopravní systém. V roce 1868 byl jmenován profesorem inženýrství na Owens College v Manchesteru (nyní University of Manchester ), v tomto roce se stal jedním z prvních profesorů v historii univerzity ve Velké Británii, který získal titul „profesor inženýrství“. Tato profesorská pozice byla nově vytvořena a financována skupinou průmyslových průmyslníků v oblasti Manchesteru a měla také vedoucí roli při výběru 25letého Reynoldse pro obsazení pozice.

Reynolds zůstal na Owens College po zbytek své kariéry - v roce 1880 se vysoká škola stala součástí vysoké školy nově založené Victoria University. Byl zvolen a Člen Královské společnosti v roce 1877 a udělil Královská medaile v roce 1888. On odešel do důchodu v roce 1905 a zemřel na chřipku 21. února 1912 v Watchet v Somerset.[2][3]. Byl pohřben na Kostel svatého Decumana, Watchet.[3]

Mechanika tekutin

Reynoldsův experiment s dynamikou tekutin v potrubí
Reynoldsova pozorování povahy toku ve svých experimentech

Reynolds nejslavněji studoval podmínky, ve kterých proudění tekutiny v potrubí převedeny z laminární proudění na turbulentní proudění. V roce 1883 Reynolds demonstroval přechod na turbulentní proudění v klasickém experimentu, ve kterém zkoumal chování proudění vody při různých rychlostech proudění pomocí malého paprsku obarvené vody zavedeného do středu proudění ve větší trubce.

Větší trubka byla ze skla, takže bylo možné pozorovat chování vrstvy obarveného toku, a na konci této trubky byl ventil pro regulaci průtoku, který se používal ke změně rychlosti vody uvnitř trubky. Když byla rychlost nízká, obarvená vrstva zůstala zřetelná po celé délce velké trubice. Když byla rychlost zvýšena, vrstva se v daném bodě rozpadla a difundovala po celém průřezu tekutiny. Bod, ve kterém k tomu došlo, byl bod přechodu z laminárního do turbulentního proudění.

Z těchto experimentů vzešly bezrozměrné Reynoldsovo číslo pro dynamickou podobnost - poměr setrvačný síly do viskózní síly. Reynolds také navrhl to, co je nyní známé jako Reynolds - zprůměrování turbulentních toků, kde veličiny jako rychlost jsou vyjádřeny jako součet průměrných a kolísajících složek. Takové průměrování umožňuje „hromadný“ popis turbulentního proudění, například pomocí Reynoldsovy průměrované Navier-Stokesovy rovnice.

Reynoldsovy příspěvky k mechanice tekutin nebyly ztraceny u lodních konstruktérů („námořních architektů“). Schopnost vytvořit model lodi v malém měřítku a extrahovat užitečná prediktivní data s ohledem na loď v plné velikosti závisí přímo na experimentátorovi, který použije Reynoldsovy principy turbulence na výpočty třecího odporu, spolu se správnou aplikací William Froude teorie energie a šíření gravitačních vln. Sám Reynolds nechal v roce publikovat řadu článků týkajících se designu lodí Transakce instituce námořních architektů.

Publikace

Jeho publikace o dynamice tekutin začaly počátkem 70. let 19. století. Jeho konečný teoretický model publikovaný v polovině 90. let 20. století je dodnes standardní matematický rámec používaný dnes. Příklady titulů z jeho průkopnických zpráv:

  • „Experimentální zkoumání okolností, které určují, zda bude pohyb vody přímý nebo klikatý, a zákona odporu v paralelních kanálech“. Sborník královské společnosti v Londýně. 35 (224–226): 84–99. 1883. Bibcode:1883RSPS ... 35 ... 84R. doi:10.1098 / rspl.1883.0018.
  • „K dynamické teorii nestlačitelných viskózních tekutin a stanovení kritéria“ (PDF). Sborník královské společnosti v Londýně. 56 (336–339): 40–45. 1894.
  • Články o mechanických a fyzikálních předmětech. Vol 1. Cambridge. 1900.
  • Články o mechanických a fyzikálních předmětech. Vol 2. Cambridge. 1901.
  • Články o mechanických a fyzikálních předmětech. Vol 3. Cambridge. 1903.
  • Sub-mechanika vesmíru (PDF). Cambridge. 1903.
  • „O dilatanci médií složených z tuhých částic v kontaktu. S experimentálními ilustracemi“. Filozofický časopis. Řada 5. 20 (127): 469–481. 1885. doi:10.1080/14786448508627791. ISSN  1941-5982. Zenodo: 1431173.
  • „O určitých dimenzionálních vlastnostech hmoty v plynném stavu. Část I. Experimentální výzkumy termální transpirace plynů porézními deskami a zákonů transpirace a impulsů, včetně experimentálního důkazu, že plyn není nepřetržitým plénem. Část II. rozšíření dynamické teorie plynu, které zahrnuje napětí, tangenciální a normální, způsobené různými podmínkami plynu, a umožňuje vysvětlení fenoménu transpirace a impulsů “. Filozofické transakce Královské společnosti v Londýně. 170: 727–845. 1879. doi:10.1098 / rstl.1879.0078. ISSN  0261-0523.
  • Monografie Jamese Prescotta Joule. Cambridge University Press. 2011 [1892]. ISBN  978-1-108-02880-6.

Jiná práce

Reynolds zveřejnil asi sedmdesát zpráv o vědeckém a technickém výzkumu. Když byly na konci své kariéry znovu vydány jako kolekce, vyplnily tři svazky. Katalog a jejich krátké shrnutí najdete v externí odkazy. Mezi oblasti pokryté kromě dynamiky tekutin patřila termodynamika, kinetická teorie plynů, kondenzace páry, lodní pohon šroubového vrtule, lodní pohon turbíny, hydraulické brzdy, hydrodynamické mazání a laboratorní přístroje pro lepší měření Joule mechanický ekvivalent tepla.

Jedním z předmětů, které Reynolds studoval v 80. letech 19. století, byly vlastnosti zrnité materiály, počítaje v to dilatant materiály. V roce 1903 se objevila jeho 250stránková kniha Sub-mechanika vesmíru, ve kterém se pokusil zobecnit mechaniku zrnitých materiálů tak, aby byla „schopna zohlednit všechny fyzické důkazy, jak je známe, ve vesmíru“. Zdá se, že jeho cílem bylo zkonstruovat teorii éteru, kterou považoval za kapalnou. Tyto myšlenky bylo nesmírně obtížné pochopit nebo vyhodnotit a v každém případě je předběhl další vývoj ve fyzice ve stejnou dobu.

Viz také

Reference

  1. ^ „Reynolds, Osborne (RNLS863O)“. Databáze absolventů Cambridge. Univerzita v Cambridge.
  2. ^ A b Osborne Reynolds - vědec, inženýr a průkopník
  3. ^ A b Davidson, Peter; Kaneda, Yukio; Moffatt, Keith; Sreenivasan, Katepalli (2011). Cesta turbulencí. Cambridge University Press. str.33. ISBN  9781139502047.

Další čtení

externí odkazy

Profesní a akademické asociace
Předcházet
Balfour Stewart		 Předseda Manchester Literary and Philosophical Society
1888–90		Uspěl
Henry Edward Schunck
Předcházet
Joseph Baxendell		 Tajemník Manchester Literary and Philosophical Society
1874–84		Uspěl
James Thomson Bottomley