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欧美近代水力学的发展

巴斯克定律;牛顿提出流体摩阻理论等。18世纪出现了水动力学,和实验水力学平行发展。奠基人是同时的4位数学家,其中伯努里首先制定水动力学一词,提出了伯努里定律的原理;欧拉成功地建立了水动力科学,最后完善了伯努里公式。实验水力学18世纪末法国学派居领先地位,延伸到19世纪。法工程师谢才于1775年提出明渠均匀流公式;迪比亚于1779年提出堰流公式Q=CLH3/2。

古代阿基米德发现浮体定律以后约1700年,到文艺复兴时,才有水力学者达·芬奇。17世纪中叶以前,只有意大利形成了一个水力学派。伽利略的弟子卡斯泰里是学派创始人。稳定流连续定律由于他的普及应用,常叫做卡斯泰里定律。他的弟子托罗塞里,发现了射流定理,即后来的。有人认为学派实际创始人是稍后的居列米尼。法人马略特常被认为是实验水力学法国学派的创始者。英人博义尔首先提出水力学的名称。17世纪还有巴斯克提出巴斯克定律;牛顿提出流体摩阻理论等。

18世纪出现了水动力学,和实验水力学平行发展。奠基人是同时的4位数学家,其中伯努里首先制定水动力学一词,提出了伯努里定律的原理;欧拉成功地建立了水动力科学,最后完善了伯努里公式。

实验水力学18世纪末法国学派居领先地位,延伸到19世纪。法工程师谢才于1775年提出明渠均匀流公式;迪比亚于1779年提出堰流公式Q=CLH3/2。英国第一个著名工程师斯迈顿首先宣布使用模型试验。18世纪发明了5种观测工具:测压计,毕托管,流速仪,比例模型和拖槽。

19世纪水力学发展很快。法人比东和贝兰热等人得出明渠流回水曲线的初步公式和水跃公式。法工程师比丹及其弟子富尔讷龙最先发明透平机;雷什发展模型实验相似原理,第一个提出弗劳德相似准则。德工程师哈根发现管及明渠流的两种流态,同时法人普瓦瑟埃尔于1860年提出层流定律。

美国第一个实验水利工程师是弗兰西斯,设计出弗氏水轮机;其后有皮尔顿设计出皮氏水轮机;黑谢尔于1898年发明文透里水表。法人布雷塞及布丹等人推导出明渠渐变流公式及分类剖面;达西对管流的试验,于40年代得出管流公式,稍后巴赞提出他自己的明渠均匀流公式及锐缘堰公式。关于谢才公式的系数,最常用的是瑞士工程师耿固勒及库特于1869年提出的公式同时爱尔兰工程师曼宁也提出均匀流的繁简两公式。

19世纪后期用风洞、河流动床模型及拖槽等进行模型试验已较普遍。英人雷诺把模型试验中水深及历时的比例规定出来,于1883年提出雷诺数。他还推导出紊流的雷诺公式。弗劳德对船模型的拖槽实验贡献很大。19世纪实验水力学的成就超过已往数百年,水利工程已可能在较合理的定量基础上设计。

19世纪水动力学仍独立发展。对流体运动的理论分析公式有贡献的为法人内维尔、圣维南、布西内克及英人斯托克斯等等。内、斯两氏有联名公式。斯氏还在流水和静水中试验颗粒降落速度于1899年提出斯氏定律。俄国第一个知名的水动力学者是茹可夫斯基,有“俄国航空之父”的称号,曾解决水击问题。水动力学当时注重非粘性流,轻视层流,忽略了紊流。而水力学则以紊流为主要课题。

20世纪初期德国水力学已居领先地位,代表人物有六、七位教授,如恩格斯大力建立设备完善的实验室,进行了几十年的治河模型实验,稍后有雷博克。水工实验室在各国广泛建立。英国人在印度和埃及灌渠上有不少现场观测成果,特别是关于渠道冲淤等。美国对实验的推动,主要应归功于费礼门。

由于航空学的兴起,促进了水动力理论与水力实验的结合,开辟了研究和应用的新途径。现代流体力学的创始人是德国航空学家普朗特,1904年他发表了边界层理论,影响很大。他的弟子很多,最著名的有卡尔曼等人。他和普朗特分析管及渠道的紊流流速分布及摩阻等有联名的公式。他们的分析流体运动方法,迅速传遍全世界。水力学者也普遍地接受了边界层理论,并用以分析实际问题,如水流挟沙等。