张国藩-科学探索
发布时间：2010-12-04 10:19:08
发布人：
天堂天使
从事科学研究探索湍流理论30年
张国藩的科研成果主要集中在两个方面：一是对分子物理学和原子物理学的研究；二是对湍流理论的研究。 早在沪江大学学习期间，张国藩就开始从事分子物理学的研究，并取得初步成果。1930年，他发表了《物理常数和分子力》论文，提出了液体和固体的状态方程式 P—K（V－V0）／V0＝RT／（V十V0）这在当时是具有独创性的。 在此基础上，张国藩于1936年发表了《从压缩系数和膨胀系数求原子半径》、《从压缩系数和膨胀系数求分子半径》两篇论文，提出利用压缩系数和膨胀系数计算原子半径和液体状态分子半径的新方法，并且运用这种方法计算了20多种固体状态的原子半径、11种烷分子的长度和苯的厚度，其结果与用原子衍射法取得的结果相符合。 张国藩的硕士论文《液体分子聚集态的理论本性及其机构》进入了对液体聚集态的研究，在当时，这一工作对液态的研究起了一定的作用。此后，他的研究工作即转入流体力学方面。 在流体力学中，湍流的研究一直是个“老大难”的问题。说它“老”，是因为这一问题已研究了近100年；说它“大”，是因为湍流是最普遍的流动，是流体力学中最重大的问题；说它“难”，是因为虽然已经过近百年无数名家的研究，但至今都还没有解决问题。 当时，在学术上有一派人认为，主要问题是：在求解纳维尔－斯托克斯方程（Navier－Stokes，简称N－S方程）时，在数学上遇到了困难，因此，关键是如何解决N－S方程在湍流情况下的求解问题。 张国藩不同意上述见解。他认为，湍流之所以研究不出结果，是因为对湍流的物理机制没有搞清楚。他坚持必须从湍流的物理本质方面进行研究，以求建立新的方程。自1933年在美国攻读博士学位时起，张国藩就开始从事流体力学的湍流理论及应用方面的研究。1935年，他的博士论文《溪流中的落体及对湍流的影响》研究了落体落到一流体中后的状态及对湍流的影响。这一成果后来被研究流态化的人所引用。例如，在D．F．奥色麦尔（Othmer）著的《流体论》一书中曾提到这一成果，并认为这是最早的从事单体被流体挟带的相互效应方面的研究。中华人民共和国成立前后，张国藩主要从事湍流的基本理论方面的研究，并有不少独到的见解。这一时期，他发表的论文较多，其中，《湍流的热性理论》一文把湍流与分子热运动相比拟，提出了湍流温度的比拟概念，并对某些问题进行了计算，得到了与实验相符的结果。此后发表的论文还有《一种湍流运动方程式》、《关于湍流阻力问题》等。这些论文一方面论证了N－S方程
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