搜索周培源 - Fluent湍流模拟之父
2017-07-11 by:CAE仿真在线 来源:互联网
周培源 (1902-1993)
周培源,著名流体力学家,理论物理学家,教育家和社会活动家,中国近代力学奠基人和理论物理奠基人之一。由于他在1940年对于湍流研究的奠基性工作,被尊为“湍流模拟之父”。
周先生在发表于“中国物理学报 4,1 (1940)pp1-33”的一篇开创性文章中,他引入了湍流脉动速度二元关联函数与三元关联函数的方程,并进而提出四元函数与二元函数相互联系的模型。此方法后来也于1945和1947年发表在国际文献的三篇文章中。
它与米林斯奇科夫稍后提出的方法略有不同。周先生使用了一个涡量拟能的方程为湍流场提供了一个时间尺度。柯尔莫哥洛夫虽也曾建议过对于湍流小尺度进行参数化,但并没有继续下去。可惜周先生的方法出现于计算机普及之前;当时人工计算的能力也是相当有限的。但没有疑问的是,今天世界上成百上千的忙于建立为CFD代码所用的湍流模型的学者们,从1940年的这项工作之后,都视周先生为鼻祖。
个人介绍
周先生于1926年获得芝加哥大学的学士与硕士学位,于1928年在E.T. Bell的指导下由于对广义相对论的研究获得加州理工学院的博士学位。他是从加州理工毕业的第一名中国博士生。
1928年秋季,在莱比锡开始博士后研究。次年春天,周先生加入他所在的苏黎世联邦理工学院,并在量子力学方面继续博士后研究。
在1929年秋天回国,并成为清华大学最年轻的教授,年仅27岁。由于他是唯一一名理论物理学家,因此所有关于理论物理的课都由他来教授。
在1938至1947年的战争期间,他在西南联合大学任物理学教授。
周先生于1936-1937年参加了爱因斯坦的研讨会。
在1943至1947年期间,周先生利用第二次学术休假来到了加州理工学院。他与美国科学研究办公室,国家安全研究委员会,海军武器实验基地都有过合作,对于飞机发射鱼雷的问题进行了研究。
战争结束后,周先生携家眷回到清华大学。周先生对于将现代物理学引入中国有着巨大的贡献(同更老一辈的三四名物理学家一起)。他也是中国现代力学学科的创立者。
1952年,周先生50岁时转入北京大学。他先后出任教务长,副校长,最终于1976年成为校长。在北大,他负责力学学科的建设,创建了中国最早的力学基地,并为中国培养了大批一流素质的专家。实际上,周先生个人培养了难以数计,遍及天下的学生,并一直工作到90岁。他数次当选中国科学院副主席,以及中国科学技术协会主席。他也是中国物理学会主席,中国理论与应用力学学会副主席。
周先生作为唯一的中国代表参加了1957年在加拿大召开的帕格沃什科学和世界事务会议,并且直至去世仍是帕格沃什会议的成员。
1946年在巴黎,他被选为国际理论与应用力学会议 (ICTAM) 委员,以及新成立的国际理论与应用力学协会 (IUTAM) 委员。
1978年,周先生受美国政府之邀带领中国教育代表团访美,这甚至是在中美建交之前。这次访问的目的是就两国间学者交流计划进行协商。周先生创造了“访问学者”这个头衔,这成为了交换计划得以成功建立的关键因素。中美之间的这项学者交流计划也持续到了今天。
周先生是亚洲流体力学会议的创建者之一,这在现在成为了亚太地区流体力学学者研讨学术的一个有效的论坛。
1980年,普林斯顿大学授予他荣誉博士学位。
1982年,他获得中国自然科学奖。
1980年和1985年,他先后两次获得加州理工学院杰出校友奖章,他也是唯一一个两次获得这项荣誉的加州理工校友。
在周先生的职业生涯开始时,由于汉语的复杂带来的输入,打印以及计算和电子交流的困难,使得中国的科学研究大为滞后。正是周先生看到了计算机化编辑和激光打印设备对汉字的重要性,并给予了相关研究团队最初期的强有力的支持。这个团队由北京大学的王选教授领导,周先生的帮助为他们的成功铺平了道路 – 这项工作为中国今天的打印工业带来了革命性的变化。
在这个时代至少有四位流体力学的巨人,分别来自四个国家。他们以自己的方式在国内外都享有崇高的声誉,这不仅是因为他们在流体力学领域的建树,也是由于他们卓越的领导能力和对于知识的传承。在他们各自的国家里,大量优秀的流体力学工作者都可以追根溯源到这个伟大的鼻祖。这样的人在我心中有美国的冯卡门,苏联的柯尔莫哥洛夫,英国的泰勒 (GI Taylor) 和中国的周培源。
下面让我们跟随周先生的脚步,一起去看看他所理解的力学。
一六八六年,牛顿对力学的总结,最初是从天体运动开始的。 当时,天文学、数学和力学是自然科学中仅有的三个成熟的伙伴,它们互相渗透,互相促进。
海王星
海王星的发现是牛顿力学科学预见的光辉范例,牛顿力学的发展为大工业准备了基础,也对物理学其他分支的发展起过巨大的推动作用。
牛顿力学的惊人成就,甚至影响了人们的世界观。
当人们克服了机械唯物论思想,继续前进的时候,力学并没有消失,只是采取了新的思想,取得了新的形式。甚至,经典力学本身的力量也依然在到处发挥着作用。
那么,在力学本身力量的作用下,各个力学运动之间的关系是什么样的呢?
1、物质宏观运动和微观运动的关系
我们首先要解决的是物质的宏观运动和微观运动的关系。
在经典物理中,力学是关于物质宏观运动规律的科学,力学的运动规律是牛顿的运动规律。
依据牛顿运动规律的运动是机械运动,一直到现在,力学在工程方面的应用越发深入,在绝大部分的工程( 包括建筑、水利、交通、机械、采矿、冶金、化工、石油、军事、空间工程) 中,处处都需要力学。工程向力学提出了层出不穷的问题,力学也不断以新的成果,深刻地改变着工程设计的思想。
近年来,力学又在认识自然方面,恢复和扩大了过去的老传统。
力学工作者投身到宇宙论、天体演化、星系结构、天体爆炸、太阳风、行星磁场等研究,也投身到大气、洋流、海浪、地壳运动、地幔对流等的研究,随之还出现了生物力学,它将为力学和农业及医学建立越来越紧密的联系。
可以这样说,近代力学的发展,已深入到自然科学的许多领域。
力学在物质宏观运动范围内所处理的问题,之所以这样的广泛,是因为力学是研究自然界中最基本、最简单的运动形式,也就是位置移动。
从这个意义上来说,大尺度宇宙空间的天体运动,也包含位置的移动。狭义或广义相对论力学所处理的物质宏观运动问题,也是力学所处理的问题。
分子、原子的运动与结构,属于物质的微观运动,它们的规律为量子力学和量子电动力学。
这些规律是从力学和电动力学的规律上分别发展出来的,但又不同于力学的规律。这是由于物质的微观运动已不是单纯的位移,而具有了新的形式,如:从一个稳定态跃迁到另一个稳定态。
2、基础研究和应用研究的关系
说起基础研究和应用研究的关系,那就要先从力学研究和其他一切科学研究所共有的认识过程说起。
我们都知道,科学研究都有一个从特殊到一般,从一般到特殊的往复循环的认识过程,具体到力学上,就是生产实践和科学实验( 观察) 提出具体问题,对之研究、概括、提高、总结,成为力学的基础理论。之后将基础理论应用到尚未研究过的具体问题,找出它的特殊本质,借以补充、丰富和发展出共同性的力学原理。
自古以来,力学研究就有基础研究和应用研究两条途径。
牛顿的《自然哲学的数学原理》
牛顿在《自然哲学的数学原理》序言中谈到:古人用两种方法演述力学,其一是纯理的,用论证精确地推进;其一是实用的,一切技术方面的事情都属于后者,力学这个名称也由此得来。我们的革命导师马克思把力学叫做“大工业的真正科学的基础”,而另一位革命导师恩格斯则把力学叫做“最基本的自然科学”。他们从不同的侧面来说明力学的地位和作用。
从力学长期发展的历史来看,我们可以得出这样一个初步的结论,就是力学具有很强的基础性,又有极为广泛的应用性,两者相辅相成,互相促进,所以, 力学既是基础科学,又是应用科学。这和数学、物理学、化学、生物学等门科学,并没有什么两样的地方。
因此,我们既要充分重视力学的基础研究,又要十分注意力学的广泛应用。如果我们不重视基础研究,我们只能亦步亦趋,永远谈不上赶超。
我们一方面要注意抓住四个现代化所需要解决的重大的关键性的力学问题,重点安排力量,充分利用现代化的计算工具和实验手段,多快好省地加以解决。另一方面要妥善做出全面安排,广泛调动应用力学工作研究的积极性。
现在,很多产业部门已经开始从单纯按产品组织科研,进而重视同时按学科组织应用基础的研究。因而工程力学得到很大的重视,这是十分可喜的现象。只有力学的应用研究壮大了,力学的基础研究才能上得去。
3、新老学科的关系
在力学领域中,有几个历史悠久的传统学科,如质点和刚体力学,流体力学,固体力学和土力学等。
近年来,国外在这些学科中,不论是理论、方法、现象方面都不断有所突破,例如:立波理论、失稳分岔理论、有限元法、断裂力学、剪切湍流、变形体热力学、弹黏性介质中的记忆衰退理论等。
我国在这些方面需要向纵深发展,扩大战果,要继续发现新的突破口,要决心去攻克难关,要避免目前的“浅水区拥挤不堪,深水区无人问津”的现象。
近年来,在国内外陆续出现一些新兴学科,如岩体力学,地球力学,物理力学,等离子体动力学,宇宙气体动力学,化学流体力学,爆炸力学,生物力学,理性力学等等。
这些学科多半是和其他学科相互渗透建立起来的,它们的崛起,好像雨后春笋,有旺盛的生命力。这些学科又像未开垦的处女地一样,到处有吸引人的前景,老学科有责任来扶植新学科。新学科领域里的同志要学习老学科的经验和我们所不熟悉的相邻学科的知识,新学科中的新发现,有可能反过来促进老学科的突破。
4、理论和实验的关系
理论必须以实验为基础,实验必须有理论作指导。一个新理论,必须能够解释旧理论能解释的现象,还必须能够解释旧理论所不能解释的现象。同时,新理论必须预见到尚未出现的现象,并通过科学实验的实践得到证实。
因此,理论工作是离不开实验的,实验是理论的前提,科学实验的实践,又是检验理论是否正确的唯一标准。
然而,在我国目前的力学工作中,实验研究没有得到应有的重视,特别是实验研究工作中技术系统的建立没有受到重视,必须认真地加以解决。
相关标签搜索：周培源 - Fluent湍流模拟之父 Fluent培训 Fluent流体培训 Fluent软件培训 fluent技术教程 fluent在线视频教程 fluent资料下载 fluent分析理论 fluent化学反应 fluent软件下载 UDF编程代做 Fluent、CFX流体分析 HFSS电磁分析
