Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Осборн Рейнольдс
OsborneReynolds.jpg
Осборн Рейнольдс в 1903 году
Родившийся( 1842-08-23 )23 августа 1842 г.
Белфаст , Ирландия
Умер21 февраля 1912 г. (1912-02-21)(69 лет)
Уотчет , Сомерсет, Англия
НациональностьСоединенное Королевство Великобритании и Ирландии
Альма-матерКуинс-колледж, Кембриджский
университет Виктории, Манчестер
ИзвестенГидродинамика , число Рейнольдса
НаградыКоролевская медаль (1888 г.)
Медаль Далтона (1903 г.)
Научная карьера
ПоляФизика , Машиностроение

Осборн Рейнольдс FRS (23 августа 1842 - 21 февраля 1912) был новатором в понимании динамики жидкости . Отдельно, его исследования теплообмена между твердыми телами и жидкостями привели к усовершенствованию конструкции котла и конденсатора. Он провел всю свою карьеру в том, что сейчас является Манчестерским университетом .

Жизнь [ править ]

Осборн Рейнольдс родился в Белфасте и вскоре после этого переехал со своими родителями в Дедхэм, Эссекс . Его отец работал директором школы и священником, но был также очень способным математиком с большим интересом к механике. Отец получил ряд патентов на улучшение сельскохозяйственного оборудования, а сын считает, что он был его главным учителем в детстве. Рейнольдс рано проявил склонность и склонность к изучению механики. В подростковом возрасте, за год до поступления в университет, он пошел подмастерьем в мастерскую Эдварда Хейса, известного судостроителя в Стони Стратфорд., где он получил практический опыт изготовления и оснащения прибрежных пароходов (и таким образом рано понял практическую ценность понимания гидродинамики).

Осборн Рейнольдс учился в Куинз-колледже в Кембридже и окончил его в 1867 году, став седьмым специалистом по математике. [1] Он решил изучать математику в Кембридже, потому что, по его собственным словам в 1868 году в заявлении о приеме на должность профессора: «С самого раннего воспоминания я испытывал непреодолимую симпатию к механике и физическим законам, на которых основана механика как наука .... мое внимание привлекли различные механические явления, для объяснения которых я обнаружил, что знание математики необходимо ». [2] В течение года, сразу после окончания Кембриджа, он снова занял должность в инженерной фирме, на этот раз в качестве практикующего инженера-строителя в Лондоне ( Кройдон).) система транспорта сточных вод. В 1868 году он был назначен профессором инженерии в Колледже Оуэнса в Манчестере (ныне Манчестерский университет ), став в этом году одним из первых профессоров в истории британского университета, получившим звание «Профессора инженерии». Эта профессура была недавно создана и профинансирована группой промышленных промышленников в районе Манчестера, и они также сыграли ведущую роль в выборе 25-летнего Рейнольдса на эту должность.

Рейнольдс оставался в колледже Оуэнс до конца своей карьеры - в 1880 году колледж стал составным колледжем недавно основанного Университета Виктории . Он был избран членом Королевского общества в 1877 году и награжден Королевской медалью в 1888 году. Он вышел на пенсию в 1905 году и умер от гриппа 21 февраля 1912 года в Уотчете в Сомерсете . [2] [3] Он был похоронен в церкви Святого Декумана, Уотчет . [3]

Механика жидкости [ править ]

Эксперимент Рейнольдса по гидродинамике в трубах
Наблюдения Рейнольдсом природы потока в его экспериментах

Рейнольдс наиболее широко изучал условия, в которых поток жидкости в трубах переходит от ламинарного к турбулентному . В 1883 году Рейнольдс продемонстрировал переход к турбулентному потоку в классическом эксперименте, в котором он исследовал поведение потока воды при различных расходах, используя небольшую струю окрашенной воды, вводимую в центр потока в большей трубе.

Большая труба была стеклянной, чтобы можно было наблюдать за поведением слоя окрашенного потока, а на конце этой трубы был клапан регулирования потока, используемый для изменения скорости воды внутри трубы. Когда скорость была низкой, окрашенный слой оставался отчетливым по всей длине большой трубки. Когда скорость увеличивалась, слой разрушался в заданной точке и распространялся по поперечному сечению жидкости. Точка, в которой это произошло, была точкой перехода от ламинарного течения к турбулентному.

В результате этих экспериментов было получено безразмерное число Рейнольдса для динамического подобия - отношение сил инерции к силам вязкости . Рейнольдс также предложил то, что теперь известно как усреднение по Рейнольдсу турбулентных потоков, где такие величины, как скорость , выражаются как сумма средних и флуктуирующих компонентов. Такое усреднение позволяет «объемно» описать турбулентный поток, например, используя усредненные по Рейнольдсу уравнения Навье – Стокса .

Вклад Рейнольдса в механику жидкостей не остался незамеченным конструкторами кораблей («военно-морскими архитекторами»). Возможность сделать небольшую миниатюрную модель корабля, и извлечь полезную прогностическую информацию относительно полного размера судна, напрямую зависит от экспериментатора применения Рейнольдса принципы турбулентности на сопротивление трения вычислений, наряду с правильным применением Фруд «с теории энергии и распространения гравитационных волн. У самого Рейнольдса был ряд статей, касающихся дизайна кораблей, опубликованных в « Труды Института военно-морских архитекторов» .

Публикации [ править ]

Его публикации по гидродинамике начались в начале 1870-х годов. Его последняя теоретическая модель, опубликованная в середине 1890-х годов, по-прежнему является стандартной математической структурой, используемой сегодня. Примеры названий из его самых революционных отчетов:

  • «Экспериментальное исследование обстоятельств, определяющих, будет ли движение воды прямым или извилистым, а также закона сопротивления в параллельных каналах» . Труды Лондонского королевского общества . 35 (224–226): 84–99. 1883. Bibcode : 1883RSPS ... 35 ... 84R . DOI : 10,1098 / rspl.1883.0018 .
  • «К динамической теории вязких несжимаемых жидкостей и определению критерия» (PDF) . Труды Лондонского королевского общества . 56 (336–339): 40–45. 1894 г.
  • Статьи по механическим и физическим предметам . Том 1. Кембридж. 1900 г.
  • Статьи по механическим и физическим предметам . Том 2. Кембридж. 1901 г.
  • Статьи по механическим и физическим предметам . Том 3. Кембридж. 1903 г.
  • Суб-механика Вселенной (PDF) . Кембридж. 1903 г.
  • «О дилатансии сред, состоящих из соприкасающихся твердых частиц. С экспериментальными иллюстрациями» . Философский журнал . Серия 5. 20 (127): 469–481. 1885 DOI : 10,1080 / 14786448508627791 . ISSN  1941-5982 . Зенодо :  1431173 .
  • "О некоторых размерных свойствах вещества в газообразном состоянии. Часть I. Экспериментальные исследования по термическому транспирации газов через пористые пластины и по законам транспирации и импульса, включая экспериментальное доказательство того, что газ не является непрерывным пленумом. Часть II. Расширение динамической теории газа, которое включает в себя напряжения, касательные и нормальные, вызванные изменяющимся состоянием газа, и дает объяснение явлений транспирации и толчка ». Философские труды Лондонского королевского общества . 170 : 727–845. 1879. DOI : 10.1098 / rstl.1879.0078 . ISSN  0261-0523 .
  • Воспоминания Джеймса Прескотта Джоуля . Издательство Кембриджского университета. 2011 [1892]. ISBN 978-1-108-02880-6.

Другая работа [ править ]

Рейнольдс опубликовал около семидесяти отчетов о научных и технических исследованиях. Когда к концу его карьеры они были переизданы как сборник, они заполнили три тома. Каталог и краткое их описание можно найти во Внешних ссылках . Области , покрытые , кроме динамиков жидкостей , включенной термодинамику, кинетическая теории газов, конденсации пары, винтовой пропеллерного корабль двигательной, турбинный типа корабля двигательной, гидравлические тормоза, гидродинамическая смазка, [4] и лабораторного устройства для лучшего измерения Джоуля S» механический эквивалент тепла. За свою работу по смазке он был назван Дунканом Доусоном одним из 23 «людей трибологии» . [5]

Одним из предметов, которые Рейнольдс изучал в 1880-х годах, были свойства гранулированных материалов , в том числе дилатантных материалов. В 1903 году появилась его 250-страничная книга «Суб-механика Вселенной» , в которой он попытался обобщить механику гранулированных материалов, чтобы она «способна объяснить все физические свидетельства, которые мы знаем, во Вселенной». Его целью, по-видимому, было построение теории эфира, который он считал жидким. Эти идеи было чрезвычайно трудно понять или оценить, и в любом случае они были вытеснены другими достижениями в физике примерно в то же время.

См. Также [ править ]

  • Число Рейнольдса
  • Аналогия Рейнольдса
  • Уравнение Рейнольдса
  • Транспортная теорема Рейнольдса
  • Разложение Рейнольдса
  • Напряжение Рейнольдса
  • Усредненные по Рейнольдсу уравнения Навье – Стокса
  • Дилатансия Рейнольдса
  • Оператор Рейнольдса

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Рейнольдс, Осборн (RNLS863O)» . База данных Кембриджских выпускников . Кембриджский университет.
  2. ^ a b Осборн Рейнольдс - ученый, инженер и пионер
  3. ^ а б Дэвидсон, Питер; Канеда, Юкио; Моффатт, Кейт; Шринивасан, Катепалли (2011). Путешествие сквозь турбулентность . Издательство Кембриджского университета. п. 33 . ISBN 9781139502047.
  4. ↑ Рейнольдс, Осборн (1 января 1886 г.). «I. О теории смазки и ее применении к экспериментам мистера Бошампа Тауэра, включая экспериментальное определение вязкости оливкового масла» . Труды Лондонского королевского общества . 40 (242–245): 191–203. DOI : 10,1098 / rspl.1886.0021 .
  5. ^ Доусона, Дункан (1 октября 1977). «Люди трибологии: Леонардо да Винчи (1452–1519)» . Журнал смазочных технологий . 99 (4): 382–386. DOI : 10.1115 / 1.3453230 . ISSN 0022-2305 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Аллен, Джек; Макдауэлл, Дональд Малкольм; Джексон, JD (1970). Осборн Рейнольдс и машиноведение Сегодня: Документы , представленные на Осборна Рейнольдса Столетнем Симпозиума, Университет Манчестера, сентябрь 1968 года . Издательство Манчестерского университета. ISBN 978-0-7190-0376-9.
  • Berthe, D .; Dowson, D .; Godet, M .; Тейлор, CM (1987). Смазка жидкой пленкой - столетие Осборна Рейнольдса . Эльзевир. ISBN 978-0-08-087575-0.

Внешние ссылки [ править ]

  • О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , "Осборн Рейнольдс" , архив истории математики MacTutor , Сент-Эндрюсский университет.
  • Рейнольдс Инженер
  • Рейнольдс Ученый
  • Б. Лаундер - Осборн Рейнольдс (1842–1912) на YouTube
Профессиональные и академические ассоциации
Предшественник
Бальфур Стюарт		Президент Манчестерского литературно-философского общества
1888–90.		Преемник
Генри Эдвард Шунк
Предшественник
Джозеф Баксенделл		Секретарь Манчестерского литературно-философского общества
1874–84		Преемник
Джеймс Томсон Боттомли